随着海上风电的快速发展,不可避免地会有越来越多的近海单桩风机安装在地震活跃地带,这使得塔架结构的抗震分析变得尤为重要。与陆上风机不同,海上风机在进行抗震分析时,不仅要考虑风荷载,还需要考虑波浪荷载以及桩基与海床之间的相互作用,因此为更加精确地评估风机结构的地震响应,有必要建立一个符合风机运行环境的耦合模型。鉴于此,本文基于FAST耦合仿真框架,搭建了一个气动-水动-地震-伺服-土结耦合仿真平台,并对NREL 5MW近海单桩风机塔架的动力响应开展了确定性分析和随机分析。本文首先基于FAST采用的多体动力学理论,研发了地震荷载分析模块,形成了一个通用的风机地震动力学耦合仿真平台FAST-S,并采用ABAQUS与Seismic验证了其计算精度和可靠性,为后续工作建立了基础。其次,以OC3项目NREL 5MW近海单桩风机为研究对象,分析了多灾害环境作用（地震、湍流风和波浪）之间的耦合效应。考虑到地震传播方向的不确定性,进一步研究了地震动入射角对风机响应的影响。分析发现,风浪荷载带来的气动阻尼和水动阻尼对地震引起的塔架振动有抑制作用;地震动入射角显著影响着结构响应,传统的地震加载方式可能造成结构响应被低估。再次,基于Winkler地基梁模型在FAST-S中扩充了土-结相互作用模块,并以p-y曲线法建立了NREL 5MW非线性SSI风机模型。通过模态分析发现,SSI效应会导致塔架固有频率降低且高阶模态下降更为明显。另外,分析了不同风机运行状态、不同平均风速和不同地震强度下SSI效应对塔架动力响应的影响。结果表明,是否考虑SSI效应将造成塔架动力响应出现较大的计算偏差,地震条件下应特别注意其带来的不利影响,这点对于强震作用时尤为重要。最后,针对仅地震作用、仅风浪作用和风-波浪-地震联合作用三种工况,设置了600组算例,对风机塔架进行了随机动力响应分析以及可靠度计算。结果表明,随机荷载作用下风机塔架峰值响应表现出显著的离散性;地震单独作用下结构峰值响应的平均值和变异性大于风-波浪-地震联合作用,结构设计中应重点关注仅地震作用工况。