自然界中的植物经过长期的进化使其结构性能具有很好的优异性，其宏观或微观结构也为现代设计提供一种新的理念。通过对植物的根茎分析发现，植物根系的空间构型影响其抗倒伏、锚固和支撑能力，而茎的截面形状影响其比刚度、比强度等结构特征。根据结构仿生基本理念，本文参照高大乔木的根系布局关系，将具有很好抗倒伏、锚固和负载特性的根系构型应用到海上风电基础的设计中；对莲藕茎秆这种具有高比刚度、比强度植物的茎截面展开仿生设计。通过结构相似实现功能相近，旨在对桩基础的管架布局进行基于根茎的构型仿生设计，以及对导管加强筋进行基于茎截面的仿生设计，确定出一种结构更加合理，具有很好的抗负载、抗风、浪、流等自然载荷能力的桩基础管架布局。　　首先对植物根茎的机理和特性进行分析，为仿生建模做准备。通过植物的抗倒伏分析、根的锚固分析和构型分析，得出根茎影响树木抗倒伏和锚固的因素有茎的长度和截面形状，根的长度、直径、数量根，根与水平线的夹角以及根之间的夹角等，提取这些因素，建立概念模型为风机的仿生设计提供依据；通过莲藕茎截面的空腔结构分析，仿生演化并应用有限元软件分析确定一种比刚度、比强度最好的仿生截面形式为基础结构的仿生加强筋。结合根仿生布局与茎仿生加强筋，并依据典型的三桩腿结构形式得到仿生基础构型模型。　　其次通过有限元理论和数值分析结合的方法，对五种结构进行基于风、浪、流的多工况的流固耦合分析。通过分析应用比较法得出四腿是最优的仿生结构；并对四腿仿生结构在随机环境载荷下的疲劳寿命进行分析，验证结构的安全性，然后在对结构输入符合当地条件的地震加速度时程，探讨结构的抗震能力。　　最后对仿生风电基础进行风、浪、流的流固耦合多目标优化，主要对结构的质量、整体变形、最大应力进行优化。结合仿生概念建模时影响因子确定优化参数。这次优化可以看作仿生植物根茎应对外界载荷的耦合作用进行进化、适应环境的过程。通过优化将基础结构管架之间连接重新布置，实现最优载荷路径，增强结构的整体性能。　　本文采用基于植物根茎仿生设计的基础结构相对原有的模型，具有安全可靠、质量轻化、载荷路径优异、模型简单等特点，对海上风电基础的开发设计具有一定的参考价值。