結構設計理論（Structural design）是處理結構的安全性、適用性、耐久性與經濟性的理論及方法。主要解決結構產生的各種作用效應與結構材料抗力之間的關係，涉及有關結構上的作用、結構抗力、結構可靠度和結構設計方法及最佳化設計等方面的問題。
基本介紹
- 中文名：結構設計理論
- 外文名：Structural design
結構設計理論（Structural design）是處理結構的安全性、適用性、耐久性與經濟性的理論及方法。主要解決結構產生的各種作用效應與結構材料抗力之間的關係，涉及有關結構上的作用、結構抗力、結構可靠度和結構設計方法及最佳化設計等方面的問題。
發展過程：人類為謀生存，自穴居築巢以致築路架橋等營造活動活動以來，憑藉直接的實踐經驗，利用各種天然材料構築了無數工程結構物。通過千百年的工程實踐，積累經驗，編成工作口訣與成規，在工匠和行會中流傳沿用，經過漫長的重複實踐歷程，才逐步認識和總結出一些結構建造的規律，並編寫了同技術條例的一些成文和著作。中國宋朝的《營造法式》就是一部很寶貴的從經驗中總結出來的古代木結構規範，具有一定的設計理論萌芽，其部分內容沿用至今。
人們公認現代結構設計理論的奠基人是義大利學者伽利略，他的《兩門新科學的談話》一書被公認為是材料力學的開端。從此結構設計開始由定性的描述轉移到定量的分析，理論分析與實險研究也開始被自覺地套用到結構設計中。
結構設計理論的發展經歷了種種演變。最早直接通過試驗確定結構承載能力進行了結構設計，19世紀以後，由於較理想的彈性材料的廣泛套用和彈性力學方法的發展，提出了容許應力設計法，這種方法要結構在各種作用下產生的應力不超過結構的許用應力。到20世紀30年代，人們注意到結構的破壞不僅與結構材料的破壞強度有關，還與結構的塑形能力有關，從而提出了結構極限狀態的設計思想，即要求結構在各種作用下的效應不超過結構極限承載力。為保證結構設計安全，無論是容許設計法還是極限狀態設計法，都引入了安全係數，可視作將結構所受的作用或作用係數放大。然而這樣處理，人們並不能確知結構設計的實際可靠度。
從20世紀70年代起，隨著對結構作用及結構抗力隨機性理解的深入，以及結構可靠度理論的發展，以機率論為基礎的結構極限狀態可靠度設計法逐漸得到套用。目前世界各國多採用多種作用分項係數進行效應組合的實用設計表達形式，要求各種作用組合效應不超過結構極限承載力，這種方法具有明確的結構可靠度。
展望：由於電子計算機技術與測試技術的廣泛套用，結構設計理論亦隨之發展，幾個值得重視的方面為：1、機率分析法。結構作用力（如風、地震、波浪等）很多是與時間有關的隨機過程，而材料抗力諸因素中也大都是某種隨機變數，結構設計理論將愈多地用機率論進行分析取得更高的可靠度。2、動態分析。相對靜態分析，更注意結構上的動態作用力和結構動態反應的理論分析。3、非線性分析。深入研究解決結構的材料非線性和幾何非線性理論問題，使很多“二次”問題變為一次可解決的問題。4、整體分析。將結構設計中分別計算的結構部件和承載岩、土體聯合起來共同計算分析等，可使結構設計更精細和符合實際。5、可靠度分析（見結構可靠度分析）。6、最最佳化設計（見結構最佳化設計）。
