工程科學(xué)研究要不斷探索和揭示客觀規(guī)律，才能推進(jìn)工程實(shí)踐的發(fā)展以致更新?lián)Q代。然而，目前結(jié)構(gòu)工程研究理論與方法的研究更傾向于規(guī)避和最小化未知“客觀規(guī)律”的負(fù)面效應(yīng)。特別地，在研究成果可以促成宏偉的工程成就之際，探索“未知規(guī)律”就顯得不那么迫切了。當(dāng)探索“未知規(guī)律”在目前的知識(shí)和試驗(yàn)條件下難以為繼時(shí)，自然認(rèn)為某些“未知規(guī)律”的問(wèn)題可能不是問(wèn)題，而是問(wèn)題的固有屬性。但是，規(guī)律還在那里，它并不復(fù)雜，只是需要開(kāi)創(chuàng)性的理論與方法才能揭示。本書(shū)是作者十年前制定的科學(xué)研究目標(biāo)的成果，是不斷質(zhì)疑、挑戰(zhàn)、突破傳統(tǒng)知識(shí)的所得，更是自身學(xué)術(shù)思想境界、科學(xué)研究水準(zhǔn)不斷提高的收獲。
　　實(shí)際上，本書(shū)的起源可以追溯到作者對(duì)“材料力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)（1980年）。授課老師強(qiáng)調(diào)應(yīng)力是微小單元體上的力，是“點(diǎn)”應(yīng)力狀態(tài)概念，而材料強(qiáng)度用其承受單軸應(yīng)力的能力來(lái)表示，與試件的尺寸和形狀有關(guān)，且這種相關(guān)性是材料強(qiáng)度的固有性質(zhì)。當(dāng)時(shí)，作者聯(lián)想相對(duì)密度的概念，對(duì)材料強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)產(chǎn)生了糾結(jié)，感到迷惑不解：定義為單位體積質(zhì)量的相對(duì)密度與物體的大小和形狀無(wú)關(guān)，那么定義在單元體的材料強(qiáng)度（單位面積上的應(yīng)力）為什么與試件的大小和形狀有關(guān)呢？是不是測(cè)定材料強(qiáng)度方法有誤？會(huì)不會(huì)混淆了材料強(qiáng)度與試件強(qiáng)度？是不是正是這種誤解和混淆導(dǎo)致不能發(fā)現(xiàn)適合各種材料的“強(qiáng)度定律”，而只能產(chǎn)生數(shù)百年來(lái)眾多著名學(xué)者提出的近百種強(qiáng)度理論？各種解釋都沒(méi)有使作者釋解疑慮，似乎在規(guī)避某些未知的東西，或者在最小化某種未知的負(fù)面效應(yīng)。
　　1998年，作者開(kāi)始真正涉足結(jié)構(gòu)分析，至2008年，作者在國(guó)內(nèi)外各做了5年的結(jié)構(gòu)工程研究，在這一階段又產(chǎn)生了糾結(jié)和不解：結(jié)構(gòu)分析在追求確定結(jié)構(gòu)承載能力的方法和準(zhǔn)則，而且常識(shí)告訴我們，結(jié)構(gòu)的破壞是一個(gè)過(guò)程，結(jié)構(gòu)正常工作狀態(tài)不能是這個(gè)破壞過(guò)程的任何一點(diǎn)，可結(jié)構(gòu)分析卻聚焦于隨機(jī)性主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)破壞過(guò)程的終點(diǎn)——極限（或峰值）工作狀態(tài)，導(dǎo)致不可能產(chǎn)生統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)工作失效判定準(zhǔn)則，而且不得不引入隨機(jī)分析（可靠度）來(lái)估算不確定性的結(jié)構(gòu)承載能力；那么，為什么不研究結(jié)構(gòu)破壞的起點(diǎn)在哪里？這不正是結(jié)構(gòu)承載能力參照的確切所在嗎？在結(jié)構(gòu)破壞的起點(diǎn)一切可能都是確定性的，也許在這里能追尋到結(jié)構(gòu)統(tǒng)一失效判定準(zhǔn)則。
　　作者試圖釋解這些質(zhì)疑，歷經(jīng)挫折，覺(jué)得在傳統(tǒng)的理論和方法上已經(jīng)無(wú)望，必須深刻反思、尋求突破。2008年，作者總結(jié)各種經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，得出兩點(diǎn)體會(huì)：一是必須發(fā)展新的理論和方法，傳統(tǒng)的應(yīng)用研究理念和方法不能釋解這些質(zhì)疑；二是必須立足于結(jié)構(gòu)工作過(guò)程特征研究，才能釋解這些質(zhì)疑。因此，作者在2012年確定了以新的研究理論與方法直接對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，揭示結(jié)構(gòu)工作過(guò)程的規(guī)律性特征，最終達(dá)到釋解這些質(zhì)疑的研究目標(biāo)。
　　經(jīng)過(guò)近5年的努力，作者在2017年建立了初步的“結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)理論”，并應(yīng)用該理論對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，釋解作者長(zhǎng)期糾結(jié)和迷惑不解問(wèn)題的曙光開(kāi)始呈現(xiàn)。至今為止，作者發(fā)現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)形式、不同結(jié)構(gòu)破壞形式具有同樣的結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)特征，即結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)突變特征（結(jié)構(gòu)失效荷載），這種共性特征可以從自然辯證法尋得根據(jù)，既是系統(tǒng)工作狀態(tài)從量變到質(zhì)變自然規(guī)律的體現(xiàn)，也是具有確定性性質(zhì)的結(jié)構(gòu)破壞的起點(diǎn)。作者經(jīng)過(guò)大量的分析驗(yàn)證，得出了結(jié)論：這個(gè)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)突變特征是系統(tǒng)的量變到質(zhì)變客觀規(guī)律的體現(xiàn)，可以稱為“結(jié)構(gòu)失效定律”。進(jìn)而，應(yīng)用結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)理論與方法，對(duì)測(cè)量材料強(qiáng)度試件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：在不同大小、不同形狀試件的受力狀態(tài)突變點(diǎn)（試件失效荷載）來(lái)確定材料強(qiáng)度，材料的強(qiáng)度呈現(xiàn)出試件尺寸和形狀效應(yīng)較小的跡象，體現(xiàn)出了材料強(qiáng)度的本質(zhì)屬性，即一種材料只能有一個(gè)確定性的強(qiáng)度。作者將試件失效荷載下獲得的材料強(qiáng)度定義為“實(shí)質(zhì)材料強(qiáng)度”�！皩�(shí)質(zhì)材料強(qiáng)度”的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)了作者挑戰(zhàn)近百種強(qiáng)度理論的想法，開(kāi)展了混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的三軸應(yīng)力狀態(tài)試驗(yàn)，應(yīng)用結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)理論與方法獲取了對(duì)應(yīng)實(shí)質(zhì)材料強(qiáng)度的各種主應(yīng)力組合，結(jié)合著名學(xué)者俞茂宏教授的統(tǒng)一強(qiáng)度理論，擬合出了實(shí)質(zhì)材料強(qiáng)度與組合主應(yīng)力之間確定的關(guān)系式，即統(tǒng)一的強(qiáng)度公式，并初步驗(yàn)證該公式可能適合于一切均質(zhì)各向同性材料，故不論是脆性材料還是塑性材料，都可以稱之為均質(zhì)各向同性材料的“強(qiáng)度定律”，該定律可能取代數(shù)百年來(lái)所提出的近百種強(qiáng)度理論。集成以上成果，可以建立起以“實(shí)質(zhì)材料強(qiáng)度”“強(qiáng)度定律”“結(jié)構(gòu)失效定律”為基礎(chǔ)的、不斷融入科學(xué)研究成果的“高等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”平臺(tái)，若將高等結(jié)構(gòu)理念與方法輻射到各個(gè)工程設(shè)計(jì)規(guī)范，將為各種工程的進(jìn)步與發(fā)展做出貢獻(xiàn)。