结构失效的原因有很多，尤其是对于不同的结构形式，原因可能千差万别。但是失效原因一般可以分为5类。①由于尺寸、形状或材料原因，结构强度不足以承受外加荷载。如果结构或构件强度不足，过大应力到达临界值时可能会引起灾害性失效。②由于几何形状、设计或材料原因导致的结构失稳。这一般是由局部应力集中点的失效引起，导致裂缝逐步形成并在周期性荷载作用下逐步发展。当裂缝达到临界长度时，在常规荷载下可能发生突然破坏。③由于选用材料、尺寸、金属热处理不当，或与设计不符、工人粗心等导致的制造误差。这类失效随时可能发生，无法预测。④由于材料原本或制造时有缺陷导致的失效，同样无法预测。⑤无法预测的其他外界因素。例如，蓄意人为破坏、地震或强风等自然灾害，均可能导致结构失效。

在实际工程应用中，工程师或者使用者通过观察到的现象判定土木结构失效，土木结构失效的现象主要包括：①破坏，即因构件达到结构承载极限状态的极限应力而发生裂缝、断裂等破坏现象。②失稳，即稳定性失效，也就是受力构件丧失保持稳定平衡的能力而发生过大位移或者垮塌。③发生影响正常使用的变形。④倾覆，即结构高宽比等原因导致土木结构整体向某一个方向倾斜或倒塌。⑤结构所用材料丧失耐久性，即环境因素影响导致材料强度或功能下降，承载力或刚度不满足承载力和变形要求。

土木工程结构在材料劣化和外部荷载耦合作用下发生损伤，结构损伤累积未探测到并未合理维护，将导致结构的突发性失效。土木结构失效的演变包括4个阶段：①带裂缝工作。土木工程材料因自身收缩徐变，或者受到外拉应力大于材料极限抗拉强度时产生裂缝，通常微裂缝不影响承载力时，土木结构允许带裂缝工作。②构件局部损伤。裂缝发展降低构件的强度和刚度，导致构件局部损伤。③构件失效。局部损伤引起构件的强度和刚度损失。当强度不满足构件承载力极限状态要求，或刚度不满足变形要求，即为构件失效。④关键构件失效。关键/主要受力构件的强度和刚度不满足要求，关键构件失效，将威胁系统安全。⑤系统失效。系统中多个关键构件失效，导致整体结构突发或逐步失效。

在工程研究与设计领域，判定土木工程结构失效通常采用其极限状态作为标准。土木工程结构失效的极限状态包括强度破坏、失稳、正常使用极限、承载力极限。在一个设计完好的系统中，局部失效不应该引起突然甚至渐进的整体结构垮塌。在结构工程设计中，必须考虑把最大失效强度作为一个极限状态考虑。

结构损伤导致结构状态参数改变，通过结构状态参数可以探测或反演结构损伤状态并评定失效概率。与结构损伤相关的状态参数包括整体状态参数和局部状态参数，相应的有整体损伤识别方法和局部损伤识别方法。①整体状态参数，包括动态参数和静态参数。动态参数包括加速度、速度、位移等时域响应，以及频率、振型等模态参数。静态参数包括结构挠度、变形、刚度等。整体状态参数反映结构整体性信息，当结构出现损伤时，结构的模态、阻尼等动态参数以及挠度、变形等静态参数会产生相应的变化，通过参数反演、系统识别等方法可以识别结构的损伤位置和损伤程度。②局部状态参数，包括应变、裂缝、孔洞，以及通过超声探测、敲击检验、Ｘ射线、漏磁、涡流、光学诊断、磁粉、红外诊断等探测手段获得的局部信息。局部损伤识别方法利用局部状态参数，对构件小范围内的区域进行损伤评估，具有测量精准、针对性强的特点。一般在预知损伤部位时对关键构件进行探测，工作烦琐，造价较高，耗时较长。

随着科学研究、设计、施工技术的发展，土木结构在设计、建造和运行中的工程失效问题得到了很好的控制。实际工程中也存在误操作、疏忽或者蓄意破坏，导致加工质量差、材料不达标、应力分析错误以及操作错误，从而造成结构失效，这一类情况应该完全避免。新材料和新结构的使用也会导致一些无法预测的失效情况，应用新设计和新材料之前，需要开展大量的分析和测试，以尽量减少失效的概率。