工程科學研究要不斷探索和揭示客觀規(guī)律，才能推進工程實踐的發(fā)展以致更新?lián)Q代。然而，目前結構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”的負面效應。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。當探索“未知規(guī)律”在目前的知識和試驗條件下難以為繼時，自然認為某些“未知規(guī)律”的問題可能不是問題，而是問題的固有屬性。但是，規(guī)律還在那里，它并不復雜，只是需要開創(chuàng)性的理論與方法才能揭示。本書是作者十年前制定的科學研究目標的成果，是不斷質疑、挑戰(zhàn)、突破傳統(tǒng)知識的所得，更是自身學術思想境界、科學研究水準不斷提高的收獲。
　　實際上，本書的起源可以追溯到作者對“材料力學”課程的學習（1980年）。授課老師強調應力是微小單元體上的力，是“點”應力狀態(tài)概念，而材料強度用其承受單軸應力的能力來表示，與試件的尺寸和形狀有關，且這種相關性是材料強度的固有性質。當時，作者聯(lián)想相對密度的概念，對材料強度的尺寸效應產(chǎn)生了糾結，感到迷惑不解：定義為單位體積質量的相對密度與物體的大小和形狀無關，那么定義在單元體的材料強度（單位面積上的應力）為什么與試件的大小和形狀有關呢？是不是測定材料強度方法有誤？會不會混淆了材料強度與試件強度？是不是正是這種誤解和混淆導致不能發(fā)現(xiàn)適合各種材料的“強度定律”，而只能產(chǎn)生數(shù)百年來眾多著名學者提出的近百種強度理論？各種解釋都沒有使作者釋解疑慮，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面效應。
　　1998年，作者開始真正涉足結構分析，至2008年，作者在國內外各做了5年的結構工程研究，在這一階段又產(chǎn)生了糾結和不解：結構分析在追求確定結構承載能力的方法和準則，而且常識告訴我們，結構的破壞是一個過程，結構正常工作狀態(tài)不能是這個破壞過程的任何一點，可結構分析卻聚焦于隨機性主導的結構破壞過程的終點——極限（或峰值）工作狀態(tài)，導致不可能產(chǎn)生統(tǒng)一的結構工作失效判定準則，而且不得不引入隨機分析（可靠度）來估算不確定性的結構承載能力；那么，為什么不研究結構破壞的起點在哪里？這不正是結構承載能力參照的確切所在嗎？在結構破壞的起點一切可能都是確定性的，也許在這里能追尋到結構統(tǒng)一失效判定準則。
　　作者試圖釋解這些質疑，歷經(jīng)挫折，覺得在傳統(tǒng)的理論和方法上已經(jīng)無望，必須深刻反思、尋求突破。2008年，作者總結各種經(jīng)驗教訓，得出兩點體會：一是必須發(fā)展新的理論和方法，傳統(tǒng)的應用研究理念和方法不能釋解這些質疑；二是必須立足于結構工作過程特征研究，才能釋解這些質疑。因此，作者在2012年確定了以新的研究理論與方法直接對結構試驗數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)進行建模分析，揭示結構工作過程的規(guī)律性特征，最終達到釋解這些質疑的研究目標。
　　經(jīng)過近5年的努力，作者在2017年建立了初步的“結構受力狀態(tài)理論”，并應用該理論對各種結構進行分析，釋解作者長期糾結和迷惑不解問題的曙光開始呈現(xiàn)。至今為止，作者發(fā)現(xiàn)了不同結構形式、不同結構破壞形式具有同樣的結構工作狀態(tài)特征，即結構受力狀態(tài)突變特征（結構失效荷載），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)從量變到質變自然規(guī)律的體現(xiàn)，也是具有確定性性質的結構破壞的起點。作者經(jīng)過大量的分析驗證，得出了結論：這個結構受力狀態(tài)突變特征是系統(tǒng)的量變到質變客觀規(guī)律的體現(xiàn)，可以稱為“結構失效定律”。進而，應用結構受力狀態(tài)理論與方法，對測量材料強度試件的試驗數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)：在不同大小、不同形狀試件的受力狀態(tài)突變點（試件失效荷載）來確定材料強度，材料的強度呈現(xiàn)出試件尺寸和形狀效應較小的跡象，體現(xiàn)出了材料強度的本質屬性，即一種材料只能有一個確定性的強度。作者將試件失效荷載下獲得的材料強度定義為“實質材料強度”。“實質材料強度”的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)了作者挑戰(zhàn)近百種強度理論的想法，開展了混凝土標準試件的三軸應力狀態(tài)試驗，應用結構受力狀態(tài)理論與方法獲取了對應實質材料強度的各種主應力組合，結合著名學者俞茂宏教授的統(tǒng)一強度理論，擬合出了實質材料強度與組合主應力之間確定的關系式，即統(tǒng)一的強度公式，并初步驗證該公式可能適合于一切均質各向同性材料，故不論是脆性材料還是塑性材料，都可以稱之為均質各向同性材料的“強度定律”，該定律可能取代數(shù)百年來所提出的近百種強度理論。集成以上成果，可以建立起以“實質材料強度”“強度定律”“結構失效定律”為基礎的、不斷融入科學研究成果的“高等結構設計”平臺，若將高等結構理念與方法輻射到各個工程設計規(guī)范，將為各種工程的進步與發(fā)展做出貢獻。