对于高可靠性结构体系,存在材料性能、几何参数以及荷载效应作用等不确定性与高可靠性结构体系需要精确概率度量结构可靠度的内部矛盾,本文致力于研究高可靠性结构体系整体失效概率估计的一般方法及计算流程,以解决高可靠性结构系统可靠度分析上存在两个关键问题:系统联合失效概率(或可靠度)计算问题和系统失效概率计算效率问题。针对第一个问题,本文将高可靠性结构体系的联合失效概率问题转变为结构响应极值多变量分布估计问题,目前已有通过Copula理论将多元联合概率分布分解成Copula函数和变量边缘分布,本文通过对比分析研究出合适的Copula函数将高可靠性结构体系响应极值多变量分布分解为各构件边缘分布。同时根据已提出的广义极值分布和移位广义对数正态分布分别拟合构件层次上响应极值分布,对比分析其作为各构件边缘分布的有效性,从而解决高可靠性结构系统失效概率估计问题。针对第二个问题,基于极值理论,通过广义极值分布和移位广义对数正态分布拟合极值分布的加速模拟方法能够高效估计外部激励作用下结构响应的极值分布,同时本文讨论基于Kendall-tau秩相关系数参数估计方法估计Gumbel–Hougaard Copula函数参数的高效性,从两种不同的角度提高了失效概率估计效率。针对上述问题,本文对所选方法的基本原理和流程,进行了详细介绍。最后,采用所选方法对受到静力、动力外部荷载作用下的包含线性和非线性结构的框架结构和变电站理想模型进行了非高斯矢量响应过程极值估计,对比了结构体系尾部失效概率,并根据计算结果,进行了所选方法数值精度和计算效率的对比研究,并给出了在工程应用方面的建议。本文的研究对高可靠性结构的可靠度评估和设计具有一定的参考价值。