隐式功能函数可靠度问题的求解,是目前国内外结构可靠度分析领域的研究热点。已经提出的方法有响应面、神经网络、kriging和支持向量机等。这些方法的基本思想都是构建功能函数的近似模型,然后基于近似模型进行可靠度分析。本文在综合上述方法本质共同点的基础上,借鉴计算实验和模拟优化领域常用的Metamodel及其建模理念,提出基于Metamodel的隐式功能函数可靠度分析框架,并对其中的若干问题进行了深入研究,主要包括：(1)在结构可靠度分析中首次引入Metamodel及其建模理念,并用其对基于功能函数逼近的各类结构可靠度算法进行了统一,建立了工程结构的数值模拟,模拟模型的Metamodel建模和基于Metamodel的可靠度分析——三部曲式的分析方法。(2)对响应面和Kriging两类具体的Metamodel在可靠度分析中的应用进行了深入的分析。在综合国内外相关最新研究进展的基础上,提出了一种基于均匀设计和双重加权回归的改进适应性响应面法和一种基于kriging的验算点搜索算法,并用算例对这两种方法进行验证,证明了他们的适应性和优越性。(3)对应用统计中的实验设计理论进行了较为深入的研究。对拟合Metamodel的若干实验设计方法进行了综合比较,为结构可靠度分析的Metamodel建模提供了实验设计选取建议。(4)将本文提出的可靠度Metamodel算法应用到边坡分析中。将其与目前边坡稳定性分析中比较流行的有限元强度折减法相结合,提出了基于Metamodel有限元的边坡可靠度评价新方法。并用该法分析了广东某露天矿边坡的可靠度,验证了方法的可行性和正确性。(5)除了理论方法研究和工程应用分析,本文还针对响应面、Kriging算法,及各类实验设计方法,编制了一套Matlab程序,使用这套程序可以较为方便的实现本文提出的两种算法。实例分析和工程应用验证了程序的正确性。这些程序可以作为科研和工程人员的可靠度分析工具,具有一定的参考和应用价值。