该文内容为国家自然科学基金重大项目"大型复杂结构体系的关键科学及设计理论研究"子课题研究成果的应用性研究.目前,国外在结构优化设计中,只考虑降低结构的造价,而没有考虑结构遇地震时的损失期望.也就是说,只考虑当前的投资,而没有考虑长远的效益.困难在于:无法将损失期望表为结构设计向量的函数.王光远院士等提出了二阶段优化设计方法,首先决策结构的最优设计烈度,解决了在此烈度下进行优化设计这个难题.该文提出了具有"安全-中介-失效"三级工作模式的各种结构和工程系统的可靠性分析方法.既考虑了结构及工程系统工作的随机性,又考虑其模糊性,并可以使可靠性分析利用更多的资料,提出关于结构工作状态不确定性更全面的估计,有利于工程的设计和决策.该文给出了抗地震结构优化设计的实用的计算方法,在其目标函数中包括结构造价及结构维修和遇地震时失效损失的期望值,基本符合国际标准《ISO 2394;1998》的最新建议.在此标准中,提出了在结构优化设计中,进一步要求考虑结构的维修费用.在研究中,将考虑结构的三种工作状态:即"小震不坏,中震可修,大震不倒",同时可以考虑,结构遇到中震时的维修费用和遇到大震时的损失期望.这是目前国际上尚未解决的问题.这样,在求出最优设防烈度,即可按此烈度进行结构的常规设计.优化设计的过程更为简便.该文以高层建筑结构为例,详细说明了考虑结构遇到中震时的维修费用和遇到大震时的损失期望抗震结构优化设防烈度求解的具体过程.不仅适用于高层建筑结构也同样适用于桥梁结构和其他工程结构,从而给出了既合理又极为简便的可靠性向量的计算方法.