可靠性分析是对结构系统开展安全性评估、基于可靠度进行设计及优化的必要基础和前提，也是提高结构安全水平，提升工程结构经济性的有力保障和技术支撑，工程实践需求迫切。之所以至今未能广泛、全面应用于实际工程，其主要原因是结构系统可靠性基本理论中尚存部分重点、难点问题未得到完善解决。论文主要研究了串（并）联体系可靠度计算及功能函数建立、失效模式间相性分析和主要失效模式识别等几个关键问题。通过引入新理论、改进旧方法、提出新方法等技术手段，有效提高了串（并）联体系可靠度计算精度；推导了串（并）联体系等效功能函数显示求解表达式；合理解决了失效模式相关系数计算问题；大幅度提升了识别主要失效模式的效率。重点解决了结构系统可靠性分析中，计算精度不足、计算效率低下及串（并）联体系功能函数建立困难等直接影响其工程应用的问题。通过对现有方法的对比分析，基于等效平面思想的可靠度计算方法，相对较适合结构系统可靠性分析。但其等效过程中涉及的相关系数计算缺少理论依据，导致计算精度精度不足，应用受限。因此，在结构系统可靠性分析中引入复相关理论，解决涉及的一个单元与多个单元相关系数计算问题，提出复相关等效平面法。该法用复相关系数描述等效后平面与其余极限状态面的相关程度，合理克服了等效原则不含相关性信息的缺点，解决了等效平面法分析精度不足的问题。通过算例对比分析了该方法与数值积分、蒙特卡洛模拟的相对误差，证明对串、并联体系有较高的计算精度及运算速度；通过对典型例题计算，分析了该方法与传统结构系统可靠性分析方法的优劣，证明该方法优势明显，适合大型结构系统的可靠性分析。对于串（并）联体系功能函数建立困难、求解效率低等问题，根据等效功能函数满足应用需求的特点，采用等效功能函数代替的解决方案。在建立的复相关等效平面法基础上，根据等效原则推导了串（并）联体系等效功能函数。给出只涉及二维积分运算的显式递推表达式。完善后的复相关等效平面法，可同步解决串（并）联体系可靠度计算和等效功能函数建立问题，也可仅求解可靠度而获得更高运算效率。通过算例分析，证明完善后的复相关等效平面法求解等效功能函数具有较高可信度。等效功能函数较为精确的反映了串、并联体系可靠度对各随机变量的敏度，满足基于可靠度的结构设计、优化等方面的应用要求。针对结构系统可靠性分析过程中，主要失效模式相关系数求解缺少理论依据、相关系数对失效模式间相关程度描述不准确的问题，将统计分析方法中的典型相关理论应用到可靠性分析中，对失效模式间相关性问题作出合理解释；证明利用第二典型相关系数可以合理、准确描述主要失效模式间的相关程度；通过算例分析验证了其正确性和可行性，证实基于第二典型相关系数可获得较高精度的结构系统失效概率。在对现有两大类识别主要失效模式方法进行深入分析的基础上，对非主要失效模式被识别情况较多的问题展开研究。利用力学基本理论，分析了单元失效对残余结构内力重分配的影响规律，建立了其关系式；在此基础上，证明含相同基本失效单元的失效模式线性相关；结合概率论，得出基本失效单元是组成主要失效模式必备单元的结论；对结构系统失效形式进行分析，讨论了基本单元的存在范围；采用结构的逐步搭建思想，提出包含基本单元的最小范围划分方法，理论上保证了不遗漏主要失效模式；与分支限界法结合，建立了识别桁架结构系统主要失效模式的方法；通过算例分析，证实该法合理有效，识别效率较高。