土木工程包括建筑工程、道路工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给排水工程、航道与港口工程、水利工程等领域。而土木工程结构体系可分为围护结构体系与跨越结构体系两大类体系。

围护结构是指建筑物及房间各面的围护物，分为透明和不透明两种类型。主要包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构、网架结构、索结构、网壳结构、膜结构、桁架结构。

由许多梁和柱共同组成的框架来承受房屋全部荷载的结构。中国传统框架式建筑，有悠久的历史文化和辉煌的艺术成就。中国传统古代建筑主要是以木构架结构为主的，也就是采用木柱、木梁等来构成房屋的主要框架结构。现代，民用建筑和多层的工业厂房，砖墙承重已不能适应荷重较大的要求，往往采用框架结构作为主体承重结构，进而承受房屋荷载包括人、家具、物品、机械设备的重量及楼板、墙体和本身自重等。

纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。随着钢筋混凝土材料的出现，剪力墙也孕育而生。剪力墙由于其受力特性，需要具有较强的承受竖向荷载及水平荷载的能力，以材料构造形式划分，可分为钢筋混凝土、钢板混凝土、配筋砌块3种，最主要采用的仍为钢筋混凝土剪力墙。施工建造工艺也由传统的现浇式逐渐演变成装配式。此种结构广泛应用于各种建筑中。

对于高层建筑物而言，需要有更强的抗震、抗风能力。在这样的背景下，框架剪力墙孕育而生，框架剪力墙结构又称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又有足够的剪力墙，有相当大的侧向刚度。其结构应用在建筑工程中，对提高建筑的质量和安全有着极大作用。

由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。钢筋混凝土筒体结构因其内外筒之间形成了大面积的无柱空间，从而具有很大的承载力和抗侧力刚度，以及很好的抗扭刚度。因此，筒体结构在各类高层建筑中得到了广泛的应用。中国对框筒及筒中筒结构的研究也是从20世纪70年代开始进行，并建造一批筒中筒结构，如50层的深圳国贸中心大厦和63层的广州国际大厦。21世纪以来，由于经济实力增强和城市建设步伐的加快，出现了很多钢筋混凝土核心筒结构的超高层建筑，如上海的金茂大厦和广西南宁的地王大厦。

桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。只受结点荷载作用的等直杆类理想铰结体系，称为桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。桁架在房屋建筑的木屋架及工业厂房的钢屋架中最先见诸实用。

网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点联结而成的空间结构。具有空间受力小、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点。常应用在屋盖结构，如体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。随着土木工程材料的发展，网架结构也越多地采用了型钢、钢管、钢棒、缆索乃至铸钢制品。

网架的形式较多。按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式；按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。

索结构的最早出现于桥梁结构中，后来逐渐应用到大跨度房屋结构当中。现在一般用于大型公共建筑如体育馆、图书馆、博物馆等结构当中。1953年，美国北卡罗来纳州的Raleigh大剧院是最早采用双曲预应力索网屋顶的建筑。随后，双曲索网结构如雨后春笋般地出现在了欧美、苏联和中国。其中比较有影响的建筑结构有1958年的美国耶鲁冰球场和1964年的东京国际奥林匹克体育馆。

又叫张拉膜结构，是21世纪最具代表性的建筑形式。打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。几乎在世界各地都建造了一定数量的膜结构建筑，它们分别承载了多种不同功能，其形式本身和功能皆历经了多次检测及考验，证明了膜结构建筑对城市建设所具有的重要意义。

膜结构从最原始建筑模型之一的帐篷，发展到现在已成为建筑领域不可或缺的一种建造形式。1937年瑞士-法国建筑师L.科尔比西耶（Le Corbusier，1887～1965）设计的巴黎世博会展览中心，将过往历史中建造帐篷所利用的手工技巧与现代建筑元素，比如钢材和轻型结构的理念，大胆地结合起来，从而开创了一种新的现代建筑形式。1967年蒙特利尔世博会上的德国馆让更多的人开始注意膜结构建筑。北京奥运会游泳馆水立方也采用此种结构体系。

类似于网架结构的空间桁架结构。它是一个基于杆的空间框架并按照一定的规律构成的网格，按照壳体结构布置的，具有杆系和壳体的特点。它的传力特征一般是通过壳内两个方向的压力、拉力或者剪力逐点传力，同时网壳结构是一种不同于一般平面结构的多次超静定空间结构体系。网壳结构既有构件结构又有薄壳结构的特点，其应力相对合理，跨度可以较大。合理的曲面可使结构受力均匀，结构刚度大，结构变形小，稳定性高，节省材料。

跨越结构体系主要指桥梁结构体系，其中包括梁式桥体系、拱桥体系、刚构桥体系、斜拉桥体系、悬索桥体系以及协作体系。

以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁体系。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。梁式桥外形简单，制作、安装、维修都较方便，因此广泛用于中、小跨径桥梁。根据梁的截面形式可分为板梁、T形梁或箱形梁等，根据其受力特点梁桥又可分为为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥，固端梁。

梁式桥是较为古老的桥梁结构形式，其发展演变主要依赖于桥梁材料的发展，

梁桥最早形式是用原木做成的木梁桥和石材做成的石板桥，随着钢筋混凝土的面世，这使得桥梁结构得以快速发展。1875年，法国的一位园艺师蒙耶（1828～1906）建成位于苏格兰的世界上第一座钢筋混凝土梁桥。但由于钢筋混凝土自重较大，普通钢筋混凝土梁式桥的跨径较小，随着预应力混凝土的发展，大大提高了混凝土梁桥的跨径范围。另外，由于钢材轻质、加工性能好、便于运输的特点，钢材于19世纪90年代以后广泛应用于桥梁建设中，并得到迅速发展。公路、铁路桥梁广泛采用预应力以及钢材梁式桥这一桥梁形式。

拱桥体系指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁体系。拱式结构在竖向荷载作用下，两端将产生水平推力，正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减少了拱圈的截面弯矩使之成为偏心受压构件。拱桥是中国公路上使用较广泛的一种桥型。

世界上现存最早的拱桥，是古罗马法夫里奥桥，建于公元前62年，中国最具代表性的石拱桥是建于公元606年的赵州桥。古代拱桥所用的材料多为石材，结构形式以圆弧、实腹式拱桥为主。18世纪的工业革命以后，科学技术有了长足的发展，拱桥建设也逐步走出了科学的道路，数学和力学逐渐在设计中起主导作用，形式逐多样化，钢材、混凝土材料开始应用于拱桥体系之中。1874年，世界第一座钢拱桥——美国圣路易斯桥采用斜拉悬索法施工建成；1875年，世界第一座混凝土人行拱桥建成；1899年世界第一座钢筋混凝土拱桥在法国建成；1909年第一座劲性骨架混凝土拱桥在德国建成，标志着拱桥发展进入新时代。进入20世纪，一批有代表性的钢拱桥建成，例如1931年建成的美国贝永桥主跨503.6米和1932年建成的悉尼港大桥主跨503米，在建成后的几十年内，仍保持着世界上最大跨径纪录。现如今，世界拱桥技术主要朝着多样化、拱上结构轻型化、施工方法去支架化的方向发展。特别是悬臂浇筑和悬臂拼装施工方法的采用，使得混凝土拱桥的施工技术得到了进一步发展。1979年，前南斯拉夫建成主跨390米的克尔克桥，是当今世界上最大跨度钢筋混凝土拱桥。

刚构桥体系区别于梁式桥，其采用了墩梁固结或桥台台身与主梁固结的形式，常见的刚构桥主要有T形刚构桥、连续刚构桥和刚构-连续组合体系桥以及门式刚架桥、斜腿刚架桥、全无缝式连续刚架桥等。

刚架桥是一种介于梁与拱之间的一种结构体系的梁墩柱刚性连接，梁因墩柱的抗弯而卸载，整个体系是压弯结构，也是有推力结构。刚架桥的桥下净空比拱桥大，在同样净空要求下可修建较小的跨径。刚架桥一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥中。相比于梁式桥，刚架桥施工较复杂，采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，已成为大跨度桥梁竞争方案之一。

又称吊桥，是一种桥面支承在悬索（通常称大缆）上的桥，主要由大缆、桥塔、锚碇、加劲梁和吊索组成。悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是世界上跨径最大的桥梁。

悬索桥主塔通常设有鞍形支座，将作为主要承重构件的主缆架起，再由固定在主缆上的吊杆将作为桥面承重构件的主梁悬吊住。而主缆和吊杆在力的传递过程中承受的巨大拉力由两岸侧桥台后的巨型锚碇平衡。现代悬索桥中，主缆一般用多根高强度钢丝做成，且钢丝数量可根据需要增加，悬索桥的结构也能充分发挥钢缆材料优越的抗拉性能，因此悬索桥的跨越能力比较强，适合在大江、湖海或跨越深沟、深谷时采用。

悬索桥的历史是古老的。早期热带原始人利用森林中的藤、竹、树茎做成悬式桥以渡小溪，使用的悬索有竖直的、斜拉的，或者两者混合的，不过具有文字记载的悬索桥雏形，最早的要属中国，直到今天，仍在影响着世界吊桥形式的发展。

中国现代悬索桥的建造兴起于19世纪60年代，在西南山区建造了一些跨度在200米以内的半加劲式单链和双链式悬索桥，其中较著名的是1969年建成的重庆朝阳大桥；1984年建成的西藏达孜桥，跨度达到500米。90年代的交通建设高潮使人们迎来了建造现代大跨度悬索桥的新时期。跨度为452米的广东汕头海湾大桥采用混凝土加劲梁；广东虎门大桥为跨度达888米的钢箱梁悬索桥；主跨超过1200米的江阴长江大桥正在设计之中。3座悬索桥的同时建造将使中国的桥梁科学技术迅速赶上世界先进水平。

又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。

斜拉桥索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥是1955年德国DEMAG公司在瑞典修建的主跨为182.6米的斯特伦松德（Stromsund）桥。世界上建成的最大跨径的斜拉桥为俄罗斯的俄罗斯岛大桥，主跨径为1104米，于2012年7月完工。

斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的斯特伦松德桥，主跨182.6米。历经半个世纪，斜拉桥技术得到空前发展，世界上已建成的主跨在200米以上的斜拉桥有200余座，其中跨径大于400米的有40余座。尤其20世纪90年代后，世界上建成的著名斜拉桥有：法国诺曼底斜拉桥（主跨856米），南京长江二桥南汊桥钢箱梁斜拉桥（主跨628米），以及1999年日本建成的当时世界最大跨度的多多罗大桥（主跨890米）。

为几种常见桥型之间的组合。除了梁、拱、悬吊体系三种基本的桥梁结构体系，很多桥梁体系可以被看作是协作体系。比如拱桥、斜拉桥、悬索桥和刚构桥的组合。这些协作体系包括：连续刚构桥、梁拱组合桥、斜拉索和梁协作体系桥、斜拉和悬吊协作体系桥、斜拉和刚构协作体系桥、刚构和拱协作体系桥、刚构和悬吊桥面板协作体系桥、斜拉索和悬吊桥面板协作体系桥、悬吊和拱协作体系桥、桁架和拱协作体系桥等。当主梁形式不同时（连续或不连续、实腹式或桁架式、等截面或变截面等），协作体系会进一步表现出在结构类型上的多样性。

协作体系桥梁相比于基本结构体系桥梁可以通过共同受力改善结构性能。同时协作体系桥梁包含几个基本结构体系，具有增加桥梁跨度，加强桥梁承载能力，增加外观美感等优点。随着计算理论和方法的发展，可以选择多种方式中最高效的一种来分配负载。采用合理，经济的施工方法，通过配合不同的桥梁类型，可以获得更好的桥梁，满足特定功能。此外，协作体系桥梁可以避免单调的美学外观，因而协作体系将在现代桥梁建设中发挥更重要的作用。