本文研究基于可靠度的结构优化设计理论和算法,主要研究了采用可靠指标的可靠度近似计算方法的精度和基于中间变量的结构可靠度优化设计方法。本文完成了三个方面的工作:（1）采用可靠指标的可靠度近似计算方法在可靠度的理论研究和应用中使用得非常广泛,但是由于受当量正态化误差和功能函数近似误差的影响,这类方法的计算精度难以确定。通过直接积分计算精确失效概率和采用优化方法在随机变量原始空间确定最可能失效点（验算点）,对采用可靠指标的可靠度近似计算方法精度进行了全面的研究;（2）鉴于中间变量法在传统结构优化设计领域的成功应用,而且最新的研究发现使用中间变量可提高可靠度分析的精度,本文提出了基于中间变量的结构可靠度优化设计方法并实现了相应的序列线性规划算法,通过算例与基于原变量的算法在计算的精度和效率方面进行了对比;（3）将提出的方法应用到基于可靠度约束的空间桁架结构和空间刚架的优化设计,完成了计算机程序的实现。文中给出了算例,并与采用确定性传统优化设计结果进行了比较和分析。本文研究的主要结论有:（1）由于JC法计算失效概率具有两类误差,一般情况下采用JC法计算失效概率的精度难以得到保证。通过对串并联弹簧结构系统的分析发现,当失效概率范围为[10^-5, 10^-3],随机分布轴向刚度变异系数小于0.17的情况下,JC法计算失效概率的误差可达15%。研究还发现用JC法在标准空间得到的验算点与原变量空间中的精确验算点有明显偏差,并且验算点计算（或者说可靠指标的计算）的精度不能保证计算所得失效概率的精度。（2）与基于原变量的可靠度优化设计方法相比,本文提出的基于中间变量的结构可靠度优化设计方法不仅能保证可靠度优化结果的精度,而且能极大地降低计算成本提高结构可靠度优化的计算效率。（3）本文针对空间桁架和刚架结构实现了提出的算法,数值算例验证了算法的高效性。