结构工程的历史演进过程
建筑材料、设计理论和施工技术对结构工程的发展起到了关键作用，每当出现新的优良的建筑材料时，结构工程就会有跨跃式的发展。
在只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动的人类早期，建筑物仅仅局限于对于天然材料的简单加工，尽管也出现了宏伟的建筑，但限于材料供应与先天缺陷的限制，不能在结构上有所突破。
砖和瓦作为人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。
砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～19世纪，在长达两千多年时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献，在目前还被广泛采用。
十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。
从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。
建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米，直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥，在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔，甚至在地面下铺设铁路，创造出前所未有的奇迹。
为适应钢结构工程发展的需要，在牛顿力学的基础上，材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展，土木工程从经验上升成为科学，在工程实践和基础理论方面都面貌一新，从而促成了土木工程更迅速的发展。
十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。十九世纪中叶以后，钢铁产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料，其中钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。二十世纪初以来，钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。
从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。
高强混凝土是20世纪中后期出现的新型混凝土技术，通常将强度等级为C55以上的混凝土称为高强混凝土。高强混凝土不仅强度高，突出的是具有高工作性和高耐久性等优异性能。更可取的是其制作工艺并不复杂，高强混凝土仍是利用常规水泥、砂、石等原材料，用与普通混凝土一样的常规工艺生产制成的，关键是掺入高效减水剂，而高效减水剂生产工艺不复杂，价格也不高。
应用高强混凝土不仅可以减小构件的截面尺寸、改善建筑物使用功能、降低结构自重、提高结构的刚度、延长结构的使用寿命，而且便于施工，便于控制质量、提高生产效率。高强混凝土的应用提高了混凝土结构工程的施工质量和使用价值。
20世纪60年代以来，高强混凝土已逐步的在高层建筑、大跨度桥梁、高速公路、港口和海洋工程、军事工程中应用，获得了很好的社会效益和经济效益。目前，混凝土技术的趋势是发展高性能混凝土。
筋混凝土的出现是混凝土技术的第一次飞跃，预应力混凝土技术实现了第二次飞跃，而高性能混凝土的制成和应用又使混凝土技术进入了第三次飞跃时期。随着混凝土技术的发展和不同工程的实际需求，对混凝土耐久性的要求越来越高。高性能混凝土更重视高耐久性、高工作性、高体积稳定性和经济合理性，改变了以强度为主要指标的传统观念。应用高性能混凝土可以节约原材料，延长工程使用寿命，最终达到保护人们赖以生存的生态环境和天然资源的目的。
结构材料的选用标准
结构的重要作用以及结构所承担荷载的复杂性，对于结构所采用材料有着较高的要求，不仅仅是强度同时对于材料的刚度要求也很高。除此之外，结构材料的重量、价格、施工性能、环保性能等也是工程师们要考虑的要素。
结构材料要有足够的、有一定环境适应度的强度
足够的强度是对于结构材料的基本要求，没有强度或强度不足就根本不能承担建筑物荷载所形成的巨大的应力作用，甚至会导致建筑物坍塌。结构的材料还要面对季节变化所导致的温度、湿度、冻融循环等，此时其强度也不能有明显的变化，也同样具有承担荷载的能力。同时，结构的材料还应该能够抵御空气与环境的腐蚀影响；在特殊情况下，如火灾等，结构材料必须能够保证其强度性能在一定的时间范围内不会明显失效，使人们可以逃离险境。
因此，具有足够的，有一定环境适应范围的强度是选用材料的基本标准。材料的强度指标是材料自身的基本性能，该指标被称为材料强度的标准值。
结构材料要有足够的刚度
除了强度指标，刚度——抵抗变形的能力也同样重要。没有足够的强度，构件受力后虽然不会破坏，但可能由于变形过大，导致构件与构件之间的宏观几何关系发生改变，进而会使得结构整体的受力性能复杂化和不确定性增加，使设计复杂性提高，实际使用的模糊性加大，安全性降低。
另外，由于建筑结构设计的是以力学为基础的应用性科学，尤其是材料力学、弹塑性力学、结构力学等基础学科，因此这些基础学科的基本原理与力学假设在结构设计时，应尽可能地遵守。如果由于实际材料的特殊性能不能完全满足力学基础与假设的要求，则应采取实验修正的方式来满足。材料刚度过小，就会使实际结构不符合材料力学与结构力学的基本假设——小变形原则，因此利用材料力学与结构力学所计算的各种实际结构的内力、变形等参数，均不能够适用于这种材料。
除了力学问题，变形也会导致使用中的问题，梁的挠曲过大，会使室内的人感到紧张与恐慌；墙面变形会使其表面的装饰材料发生裂缝、严重时会脱落。当变形不均匀、不一致时，会产生整体结构的倾斜，导致各种精密度要求较高的设备失效。
如果材料在静态力学作用下会产生较大的变形，则该结构与材料在动态力学作用下会产生较大的振幅，这种大幅度的振动会导致结构的破坏加剧。
结构的刚度指标是强度指标之外的次重要指标，在结构设计中，刚度指标一般不属于设计内容，而是属于验算内容。根据强度计算指标的结果，在已经满足强度要求的前提下，验算结构或构件的刚度是否满足要求。在验算中，导致最大变形的不利荷载取值一般低于强度设计时所选用的指标，采用荷载标准值；同样，与强度相关的指标也采用标准值。
结构材料要有相应的重度
现代建筑的要求是材料应该轻质高强，然而过轻的自重会使结构的自身惯性——保持自身固有的力学状态的能力[1]也很小。在外部荷载的作用下，自身较轻的结构会产生明显的、较大的自身反应。尤其在动荷载作用下，轻薄的构件会产生不良的颤动，不仅影响工作效果，而且颤动所产生的往复应力的作用，会使材料发生低应力脆断——疲劳破坏。因此，材料的重量是结构保持自身稳定性的重要手段。庞大的体积与自重，可以有效的抵御荷载所形成的运动趋势，使结构的稳固性大大提高。
建筑物自身的自重是其保持整体稳定、抵抗倾覆的重要因素，现代建筑物、构筑物中有许多结构都是利用结构的自重来达到其功能的。如重力式水坝、挡土墙——利用自重保持结构在水、土侧向作用下的稳定，达到挡水、土的目的；重型屋面——利用自重抵抗风的作用；重力式桥墩——利用自重抵抗水流、风、车辆的动力作用，稳定桥面。
当然，并不是材料越重越好，自重荷载是设计荷载的重要组成部分，自重过大会使结构的效率[2]降低。同时，自重大的结构，地震反应也剧烈。因此，材料要有一定的自重指标，但前提是强度要满足相应的要求。
结构材料要有相对低廉的价格
结构材料使用量大，成本是必须被有效控制的。从现有的资料测算表明，较现代化的建筑物，如写字楼、商业中心等，结构施工部分所消耗的资金约占建筑物建设总成本1/3左右；一般民用建筑，如住宅，结构施工部分所消耗的资金约占建筑物建设总成本2/3左右；一般工业建筑，如厂房，结构施工部分所消耗的资金约占建设总成本4/5甚至更多左右；而构筑物，如桥梁、水坝其结构成本几乎就是建设总成本。
因此，在选择结构材料时，价格低廉是非常重要的前提条件，以保证总成本的控制。当然，材料的价格并非是施工成本的全部，施工的难易程度也是总成本的重要影响因素，施工复杂不仅会使施工投入量增加，而且还会使施工期限延长，导致资金占用时间增加，机会成本与风险加大。
所以，设计者应从结构的性能要求、材料的基础价格、施工的难易程度等多方面综合考虑材料的成本，使性能价格比达到较优化的程度。
结构材料要有良好的环保性能
环境保护与可持续发展的思路与概念在近十几年，特别是进入21世纪后，被社会各阶层迅速接受，环保已经成为面向未来的一种潮流。建筑材料、结构材料作为材料中用量较大的一类，更应体现环保原则。
结构材料良好的环保性能，要从三方面体现出来：
首先是指材料在使用中不会对环境与健康形成不良的危害，对于人体不产生不良作用，无毒、无放射性、没有不良气体的释放、不与空气发生不良反应等。这是对于结构材料环保性能的基本要求。然而由于现代化施工工艺的要求，结构材料在施工过程中会大量使用外加剂，以保证其抗渗、抗冻等特殊的性能。许多环保事故表明，外加剂的滥用会导致严重的环境问题。
其次，在材料的生产过程中不对自然界产生相对的破坏，不大范围的破坏自然界、影响自然环境，不破坏生态平衡。从这个意义上来讲，木材并不属于环保材料，尤其对于我国这样的森林覆盖率远远低于世界平均水平的国家，大量的木材作为结构材料是十分不合适的。粘土砖在生产过程中要占用大量的农田，烧砖需要采用大量的粘土，对于耕地紧缺的我国，显然也是违反环境保护与可持续发展原则的。
第三，材料是可回收、可以重复利用的，重而减少对于新材料的利用，间接保护自然。由于建筑物的寿命期限一般较长，多数设计期限都超过百年，因此对于建筑结构材料的重复利用方面的性能要求并不十分严格，而装饰装修材料在此方面的原则正在逐步显现出来。现在有些科研院所与高校正在研究开发一种依靠破碎混凝土拌合的再生混凝土，这种混凝土的应用，无疑会使得大量废弃房屋所形成的建筑垃圾有了最好的去处，也会大大减少人们由于生产水泥砂石而对于自然界的开发。
结构材料要有良好的方便施工的性能
材料终究是材料，必须经过适当的工艺过程才能成为构件、结构，才能承担各种力学作用。因此，材料在施工中的方便性是十分重要的。
材料良好的施工性能表现在两方面：其一，使用该材料的施工过程简便易行，劳动强度低，易于工业化生产，因此也就可以大幅度的降低生产成本，降低工程造价；其二，材料施工中的质量稳定性高，不会由于现场的施工过程与不利的作业环境，导致严重的质量问题甚至事故，即材料的施工环境适应度较高，这是因为土木工程的施工环境，与工厂中的精密仪器加工车间有所不同，没有环境适应度的材料在现场的施工质量难以保证。
结构材料的常规选择
从材料的选择原则与标准、现有的科学技术发展水平、现有的经济条件与技术条件的限制，以及现阶段工程建设的实践中可以看出，符合这些条件的主要结构材料主要是钢材与混凝土材料。
