风能是一种清洁的可再生能源,随着风电技术的快速发展,开发丰富、高效的海上风资源已成为未来风电发展的必然趋势。为了适应海上风资源开发的需要,本文设计了一种经济、安全、可靠的海上风电基础结构,该结构借鉴导管架结构的优点,将导管架和风机结构进行了融合,有效降低了结构重量并减小了结构上的波流载荷,提高了结构强度和环境承载力,为海上风资源的开发提供了一种新的结构型式。在结构设计的基础上,本文研究了结构优化设计的理论与方法,并根据规范给出了强度、刚度等要求在ANSYS优化中的合理描述形式,建立了复杂环境下多约束条件的优化设计模型。在优化设计过程中,针对形状变量和尺寸变量的耦合困难问题,采取了分层优化的方法。通过优化设计,得到了一系列适应不同水深条件的、经济且安全可靠的导管架式海上风电基础结构。在优化设计的同时,本文根据优化设计的结果分析比较了不同因素对结构性能的影响并总结了规律,为海上风电基础结构的设计和建造提供了可靠的参考依据。综上表明,本文所设计的结构安全可靠且有理想的经济性,优化设计的模型和方法简单实用,优化结果的分析全面、深刻,为海上风资源的开发提供了一种新的模式。