结构设计的基本要求之一就是保证结构的安全性，这方面的要求通过对设计模型的分析计算，归结为如下定量的结构安全设计准则：

    （1）

式中为设计中考虑安全裕度的调整系数，称为结构安全系数；为结构外力作用效应的度量；为结构承载能力的度量。

结构安全系数的取值应综合考虑结构的重要性、结构承载能力的冗余量，以及外力作用的不确定性等因素，一般在各类结构的设计规范和标准中都有相应的规定。

作为外力作用的综合设计指标，各行业都有其标准。例如在中国的建筑行业对建筑结构，考虑到重力荷载、水平地震力、竖向地震力和风荷载时，规定：

    （2）

式中分别为重力荷载、第组水平地震力、第组竖向地震力和第组风荷载单独作用时的效应。一般先由相关规范确定上述外力的设计值，然后利用结构力学计算方法获得相应的效应，即结构关键部位的内力、应力，或位移响应。分别为重力荷载、水平地震力、竖向地震力和风荷载的分项系数，根据所分析工况，相应规范确定其具体取值。为风荷载组合系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的建筑取0.2。

结构承载能力的取值依据结构的强度、刚度和稳定性分析确定的结构承载能力。在结构安全设计中，可以为由结构材料强度性能确定的应力或者内力等，也可以为结构刚度要求确定的最大挠度或者最大转角等。根据工程经验，的取值在各结构规范和标准中都有详细的规定。

在结构安全设计中，像地震荷载、风荷载、雪荷载等自然界的随机外力作用，都存在不确定性，一般只能够根据概率统计的方法确定其设计取值方案。另外，结构的材料力学性能也存在一定的不确定性。因此，在结构安全设计中，发展了一套依据工程经验和统计规律形成的可靠性设计方法。

以建筑结构的抗震设计为例，为确定地震荷载的设计值，世界各国就依据当地地震发生的概率，提供了地震荷载的加速度、频率特性、持续时间等动力参数。下图为中国抗震规范定义的建筑结构地震影响系数曲线，它规定了地震荷载的设计方案，综合考虑了烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比等因素。图中地震影响系数即地震加速度和重力加速度的比值，其最大值由当地抗震设防烈度（一般情况下，取50年内超越概率为10%的地震烈度）和计算多遇地震还是罕遇地震确定。为结构自振周期，特征周期由场地类别和当地的设计地震分组确定。曲线的其他参数（直线调整段的斜率调整系数，阻尼调整系数，曲线下降段的衰减指数）可根据规范确定，从而得到地震荷载的主要动力参数。

地震影响系数曲线

对于确定地震作用下，式（1）和式（2）中具体计算的实施方法，世界各国都有相应的规范和标准，确保结构安全设计的可靠性。

在核电结构等安全性要求很高的工程领域，逐步推广了针对整个工程体系的概率安全分析方法。由于核电结构等重要工程出现安全事故的影响面大，提出了进行全面安全评价的要求，以确定核电厂在各种运行状态和事故工况下可能产生的潜在危险。这种安全评价过程涉及确定论安全分析和概率论安全分析这两种互补的技术。这些分析必须考虑假设始发事件，包括可能单独地或组合地影响安全的诸多因素（例如地震、海啸、大飞机碰撞、停堆、余热导出等）。