结构健康监测是土木工程领域新兴技术，近三十年来在国内外得到迅速发展。应力监测是结构健康监测的重要内容，可提供结构关键部位的实时测量信息，为结构的安全评定提供了基础数据，可直接对关键杆件进行评定。而关键测点的安全信息不足以反映整体结构的安全状况。为进一步研究整体结构的安全状况，需要对整体结构的应力进行估算，应用应力模式识别方法能够获取未知测点的应力。由于实际结构与有限元模型存在误差，结构使用期内荷载较为复杂，相应测点并不能代表结构的最不利部位。识别未知测点应力时，影响识别效果的主要因素在于标准模式库代表荷载工况与实际荷载工况的差别。提出结构安全三级评定方法，分别为基于规范的简单评定方法，基于整体结构模型与测点局部模型有限元分析的高级评定方法和基于模式库更新的智能评定方法。三级安全评定方法。根据实际工程设定多级安全阈值，用监测数值与安全阈值对比，确定测点的安全等级，给出结构安全的简单评定；使用有限元软件分析结构，为给出更符合结构实际工作状态的评定限值，明确测点的安全阈值，采用整体模型分析和测点实体模型分析结合的方式，实现对结构安全的高级评定；应用模式识别的方法识别未布置传感器部位的应力，与有限元分析结果进行对比，确定测点安全状态，给出结构安全的智能评定。基于模式库更新的应力识别方法。确定已知测点和待识别测点，通过有限元分析建立包含已知测点和待识别测点应力信息的标准模式库；用包含已知测点应力信息的实测模式与标准模式库匹配，选择相近的工况，获取相应的待识别测点应力信息，加入标准模式库；用实测数据与更新后的标准模式库匹配，选择相近的工况，获取识别值。三级安全评定软件包设计。以三级安全评定方法为基础，应用MATLAB GUI平台进行软件包设计，根据程序功能，设计程序界面，通过编写程序代码控制程序响应，应用于顶模钢结构系统的安全评定。