本文结合“国家标准《纤维增强塑料排烟筒工程技术规范》制定中的复合材料关键技术”研究课题对纤维增强塑料排烟筒（以下简称:FRP排烟筒）结构层进行铺层设计和力学性能研究。共设计了三种基本层合板结构单元，通过对三种基本层合板结构单元的叠加，组成了三个系列，共18种不同铺层结构，并采用缠绕成型工艺制备所有铺层结构。　　经过对18种铺层结构拉伸性能，压缩性能以及弯曲性能进行测试，获得大量实验数据，得到各基本层合板结构单元叠加数与相应力学性能之间的关系。采用美国标准MIL-HDBK-17F推荐的强度服从正态分布计算方法得到每种铺层结构的A基准值和B基准值。根据应力—强度干涉模型，推导出应力和强度均服从正态分布情况下的结构可靠度与安全系数之间的关系，研究了达到设计值要求的铺层结构在不同应力变异系数和不同可靠度下基于基准值的强度安全系数取值范围。　　结果表明:(1)改变基本层合板结构单元叠加数，短切毡的含量以及短切毡的铺层位置，相应的铺层结构力学发生变化，为FRP排烟筒结构层设计提供多种选择;(2)强度的变异系数对基准值影响很大，变异系数越大，基准值越小，这就要求实际施工的过程中需要加强质量控制，减小强度分散性。将A基准值和B基准值与设计值进行对比分析，提出了相对优化的铺层结构，为FRP排烟筒结构层的设计提供不同的基本结构单元组合方案;(3)应力变异系数对安全系数和可靠度有很大影响，变异系数越大，安全系数需要取较大值，才能达到相应的可靠度。