随着我国对可再生能源的重视,海上风能资源的开发逐渐进入新的阶段。相较于陆上风电,海上风电具有占地少、对环境影响小、靠近东南沿海地区、稳定高效等诸多优势。单筒多舱基础具有优秀的抗偏心荷载、抗滑移、抗倾覆能力,为海上风电低成本、高效率开发提供了新方向。在海上风机设计阶段,地基压缩模量与弹性模量转换关系不明确的问题将影响基础结构设计精度;风机在设计服役期内受风、波浪、海流等复杂环境荷载的联合作用下能否安全运行,是海上风电设计者要考虑的关键之一。针对以上问题,论文对海上风机结构动力响应特性、地基土体参数反演、极端荷载下基础结构动力响应开展研究,主要内容如下:（1）基于现场原型观测资料,分析了海上风机不同运行状态下的动力响应特性。统计某海上风机原型观测数据,对不同工况下的风机结构振动特性进行描述,明确各工况下环境风速、开停机操作、叶轮转速等多种运行因素对海上风机结构振动的影响,论证了风机在不同工况下运行的振动安全性;利用FFT法识别出单筒多舱基础的第一、第二阶结构主频分别为0.34、2.55Hz。（2）开发了以多频率为目标的MATLAB-ABAQUS联合仿真反演程序,实现了对海上风机地基参数的反演。首先介绍了PSO、MOPSO算法的基本原理,确定主要参数的取值范围,并对地基弹性模量进行反演;然后将反演得到的转换系数应用于海上风机数值模型中,选用Kaimal风谱对随机风荷载进行模拟,对停机工况下风机的结构动力响应进行分析。结果表明,MOPSO算法反演得到的转换系数误差更小,可能与实际情况更加接近,后续的动力计算将选用MOPSO算法反演得到的转换系数。（3）在地基参数反演结果的基础上开展了海上风机结构动力响应研究。首先结合实际工程,分析并模拟了极端环境下风机结构所受的风、波浪、海流荷载。其次对比了不同荷载组合下的风机结构动力响应,结果表明,可将削减风速与最大波高的组合作为海上风机极端工况控制组合。最后计算并分析了冲刷对极端环境下风机结构安全性能的降低程度,给出以自振频率为基础的海上风电地基冲刷预测,为海上风机基础安全分析提供支撑。