结构计算的目的在于保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程中能满足预期的安全性和使用性要求。因此，结构设计准则应当这样来陈述:结构由各种荷载所产生的效应（内力和变形）不大于结构（包括连接）由材料性能和几何因素等所决定的抗力或规定限值。假如影响结构功能的各种因素，如荷载大小、材料强度的高低、截面尺寸、计算模式、施工质量等等都是确定性的，则按上述准则进行结构计算，应该说是非常容易的。但是，不幸的是上述影响结构功能的诸因素都具有不定性，是随机变量（或随机过程），因此，荷载效应可能大于设计抗力，结构不可能百分之百的可靠，而只能对其作出一定的概率保证。在设计中如何对待上述问题就出现了不同的设计方法。
如果将影响结构设计的诸因素取为定值，而用一个凭经验判定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响，衡量结构的安全度。这种方法称为定值法，它包括容许应力和最大荷载法。钢结构采用容许应力法，其设计式为:
[σ]＝fk/K
式中 σ——由标准荷载（荷载规范所规定的荷载值）与构件截面公称尺寸（设计尺寸）所计算的应力；
[σ]——容许应力；
fk——材料的标准强度，对钢材为屈服点；
K——大于1的安全系数，用以考虑各种不定性，凭工程经验取值。
容许应力法计算简单，但不能从定量上度量结构的可靠性，更不能使各类结构的安全度达到同一水准。一些设计人员往往从定值概念出发，将结构的安全度与安全系数等同起来。常常误认为采用了某一给定的安全系数，结构就能百分之百的可靠；或认为安全系数大结构安全度就高，没有与抗力及作用力的变异性联系起来。例如砖石结构的安全系数最大，但不能说明砖石结构比其他结构更安全。所以定值法对结构可靠度（degree of reliability）的研究是处于以经验为基础的定性分析阶段。
随着工程技术的发展，建筑结构的设计方法也开始由长期采用的定值法转向概率设计法。在概率设计法的研究进程中，首先考虑荷载和材料强度的不定性，用概率方法确定它们的取值。根据经验确定分项安全系数，仍然没有将结构可靠与概率联系起来，故称为半概率法。1957年我国的钢结构采用苏联的钢结构设计规范，1974年我国修订的《钢结构设计规范》（TJ17—74）设计方法都是半概率法。
材料强度和荷载的概率取值用下列公式计算:
式中 fk、QK——材料强度和荷载的标准值；(www.xing528.com)
μf、μQ——材料强度和荷载的平均值；
σf、σQ——材料强度和荷载的标准差；
αf、αQ——材料强度和荷载取值的保证系数，当保证率为95%时，αf＝αQ＝1.645；当保证率为97.7%时，αf＝αQ＝2；当保证率为99.9%时，αf＝αQ＝3。
半概率的设计表达式仍可采用容许应力法的设计式，TJ17—74中的设计式也是这样决定的；但安全系数是多系数分析决定的，如下式:
式中 fyk——钢材屈服点的标准值；
K1——荷载系数；
K2——材料系数；
K3——调整系数。
概率设计法的研究，在20世纪60年代末期有了重大突破，即提出了一次二阶矩法，该法既有确定的极限状态，又可给出不超过该极限状态的概率（可靠度），因而是一种较为完善的概率极限状态设计方法，把结构可靠度的研究由以经验为基础的定性分析阶段推进到以概率和数理统计为基础的定量分析阶段，这将使概率设计法应用于规范成为可能。
一次二阶矩法虽然是一种概率设计法，但由于在分析中忽略或简化了基础变量随时间变化的关系，确定基本变量的分布时有一定的近似性，且为了简化计算而将一些复杂关系进行了线性化，所以还只是一种近似的概率设计法。完全的、真正的全概率法，有待今后继续深入和完善。
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