混凝土结构设计中的温度作用不容忽视。温度作用在结构中产生的位移非常可观，混凝土构件中的温度应力在某些情况下会超过其他荷载应力，温度作用参与的工况组合有时候会成为结构设计中的控制组合。现有结构设计规范针对年气温作用规定了相应的技术措施，但短时的变化急剧的太阳辐射引起的结构物的温度变化，对混凝土结构的影响效果可以超过长期缓慢变化的年气温作用。因此有必要对由太阳辐射等气象因素在混凝土结构中引起的非稳态温度场的分析方法，以及进一步在结构设计中考虑温度作用参与组合的设计方法展开系统的研究。 本文基于传热学基本原理，详细推导了非稳态温度场分析的有限单元法方程。通过温度效应软件计算分析，确定将太阳辐射、气温变化和风速作为主要考虑和需要确定的气象因素，并分别对太阳辐射最大值、日气温温差最大值以及风速进行概率统计，得到这些气象因素的日变化模型及概率分布模型，作为温度场时程分析的边界条件。利用在空间域内的有限单元法和在时间域内的有限差分法的混合解法，实现对混凝土结构非稳态热传导问题的时程分析。以混凝土箱梁为分析对象，确定箱梁内最大温差与太阳辐射强度、日气温温差的关系。通过最大太阳辐射强度和最大日气温温差的任意时点概率分布，得到箱梁内部最大温差任意时点概率分布的统计参数，进而得到不同设计基准期的概率分布，最终建立温度作用分析的数学模型。最后根据工程结构可靠度设计统一标准的要求确定温度作用的分项系数及组合系数，实现结构设计中考虑温度效应与其他荷载效应的组合。为在结构设计中科学、合理、准确、有效地考虑温度作用提供了一个先进的设计理念和可行的设计方法。