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”在目前的知識和試驗條件下難以為繼時，自然認(rèn)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(fù)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(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。
　　實際上，本書的起源可以追溯到作者對“材料力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)（1980年）。授課老師強調(diào)應(yīng)力是微小單元體上的力，是“點”應(yīng)力狀態(tài)概念，而材料強度用其承受單軸應(yīng)力的能力來表示，與試件的尺寸和形狀有關(guān)，且這種相關(guān)性是材料強度的固有性質(zhì)。當(dāng)時，作者聯(lián)想相對密度的概念，對材料強度的尺寸效應(yīng)產(chǎn)生了糾結(jié)，感到迷惑不解：定義為單位體積質(zhì)量的相對密度與物體的大小和形狀無關(guān)，那么定義在單元體的材料強度（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(dǎo)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(xué)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(fù)面效應(yīng)。
　　1998年，作者開始真正涉足結(jié)構(gòu)分析，至2008年，作者在國內(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，而且常識告訴我們，結(jié)構(gòu)的破壞是一個過程，結(jié)構(gòu)正常工作狀態(tài)不能是這個破壞過程的任何一點，可結(jié)構(gòu)分析卻聚焦于隨機性主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)破壞過程的終點——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分析（可靠度）來估算不確定性的結(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(jié)各種經(jīng)驗教訓(xùn)，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(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結(jié)構(gòu)試驗數(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)用該理論對各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，釋解作者長期糾結(jié)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(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。作者經(jīng)過大量的分析驗證，得出了結(jié)論：這個結(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，對測量材料強度試件的試驗數(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（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(yīng)較小的跡象，體現(xiàn)出了材料強度的本質(zhì)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(zhì)材料強度”。“實質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)試件的三軸應(yīng)力狀態(tài)試驗，應(yīng)用結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)理論與方法獲取了對應(yīng)實質(zhì)材料強度的各種主應(yīng)力組合，結(jié)合著名學(xué)者俞茂宏教授的統(tǒng)一強度理論，擬合出了實質(zhì)材料強度與組合主應(yīng)力之間確定的關(guān)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(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(zhì)材料強度”“強度定律”“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”平臺，若將高等結(jié)構(gòu)理念與方法輻射到各個工程設(shè)計規(guī)范，將為各種工程的進(jìn)步與發(fā)展做出貢獻(xiàn)。