极限应力是结构的材料力学性能，由试验确定，许用应力由设计规范或国家标准给出。对于不同的材料，试验中以不同的强度指标作为极限应力。对于塑性材料，有明显的屈服阶段，往往采用屈服极限作为极限应力。对于脆性材料，因没有明显的屈服阶段，往往由于突然断裂而破坏，常采用强度极限作为极限应力。由于脆性材料的破坏以断裂为标志，发生破坏的后果更严重，且脆性材料的均匀性较差，因此，对脆性材料规定了较大的强度储备。

实际工程中，结构安全系数的确定需考虑以下基本因素：①对荷载的估算、材料的力学性能、材料的均匀程度，结构失效的形式是静载破坏还是疲劳破坏，建立的强度判别为屈服准则还是断裂准则；采用的计算理论及计算方法是否合理，精确程度如何等。②试验值和设计值与实际值的差别，试验环境条件与实际工程的差异，技术操作和施工质量控制的不确定性。③结构的重要性以及结构破坏后果的严重性，如生命财产损失和社会影响等诸多因素。

伴随17世纪材料力学的发展，结构安全系数被用于表达结构的安全度，从而改变了以往仅凭经验判断结构是否安全的窘境。从20世纪50年代开始，半概率极限状态设计法逐步被各国所接受并进入设计规范，安全系数分别用荷载系数、材料强度系数、工作条件系数表达，该方法仅对荷载和材料强度的特征值分别采用概率表达，但未将荷载和抗力进行联合概率分析，故称为半概率法。21世纪以来，各国规范普遍采用了概率极限状态设计法，该方法采用荷载分项系数、抗力分项系数、荷载组合值系数等来表征结构的可靠度，结构的失效概率可通过计算确定，比单凭工程经验确定的结构安全系数更为合理。