结构工程

结构工程是土木工程的一个子学科，其中结构工程师接受培训以设计创造人造结构形式和形状的“骨骼和肌肉”。结构工程师还必须了解和计算建筑物和非建筑结构的已建成结构的稳定性、强度、刚度和地震敏感性。结构设计与建筑师和建筑服务工程师等其他设计师的设计相结合，并经常在现场监督承包商的项目建设。他们还可以参与结构完整性影响功能和安全的机械、医疗设备和车辆的设计。见结构工程词汇。结构工程理论基于应用物理定律和不同材料和几何形状的结构性能的经验知识。结构工程设计使用许多相对简单的结构概念来构建复杂的结构系统。结构工程师负责创造性和有效地利用资金、结构元素和材料来实现这些目标。

结构工程可以追溯到公元前2700年，当时法老左塞尔的阶梯金字塔由历史上xxx位以名字所知的工程师Imhotep建造。金字塔是古代文明建造的最常见的主要结构，因为金字塔的结构形式本质上是稳定的，并且几乎可以无限缩放（与大多数其他结构形式相反，它的大小不能与增加的负载成比例地线性增加）。金字塔的结构稳定性，虽然主要来自其形状，但也依赖于建造它的石头的强度，以及它支撑上面石头重量的能力。石灰石块通常取自建筑工地附近的采石场，抗压强度为30至250MPa(MPa=Pa×106)。因此，金字塔的结构强度源于建造它的石头的材料特性，而不是金字塔的几何形状。纵观古代和中世纪历史，大多数建筑设计和建造都是由石匠和木匠等工匠完成的，他们扮演着建筑大师的角色。不存在结构理论，对结构如何站立的理解极为有限，并且几乎完全基于“以前起作用的东西”和直觉的经验证据。知识被公会保留，很少被进步所取代。结构是重复的，规模的增加是递增的。没有关于结构构件强度或结构材料行为的xxx次计算的记录，但结构工程师的职业只是随着工业xxx和混凝土的重新发明而真正形成（见混凝土历史）。结构工程基础的物理科学在文艺复兴时期开始被理解，并已发展成为1970年xxx创的基于计算机的应用程序。

结构工程依赖于应用力学、材料科学和应用数学的详细知识来理解和预测结构如何支撑和抵抗自重和施加的载荷。为了成功应用这些知识，结构工程师通常需要详细了解相关的经验和理论设计规范、结构分析技术，以及一些材料和结构的耐腐蚀性知识，尤其是当这些结构暴露在外部环境中时环境。自1990年代以来，可以使用专业软件来辅助结构设计，其功能可以帮助以最高精度绘制、分析和设计结构；示例包括AutoCAD、StaadPro、ETABS、Prokon、RevitStructure、InductaRCB等。

结构工程师负责工程设计和结构分析。入门级结构工程师可以设计结构的各个结构元素，例如建筑物的梁和柱。更有经验的工程师可能负责整个系统（例如建筑物）的结构设计和完整性。结构工程师通常专注于特定类型的结构，例如建筑物、桥梁、管道、工业、隧道、车辆、船舶、飞机和航天器。专门研究建筑物的结构工程师通常专门研究特定的建筑材料，例如混凝土、钢材、木材、砖石、合金和复合材料，并且可能专注于特定类型的建筑物，例如办公室、学校、医院、住宅等。自从人类xxx次开始建造他们的结构以来，结构工程就已经存在。在19世纪后期的工业xxx期间，随着建筑作为与工程不同的专业的出现，它成为一个更加明确和正式的职业。在那之前，建筑师和结构工程师通常是同一个东西——建筑大师。只有随着19世纪和20世纪初出现的结构理论专业知识的发展，专业结构工程师才应运而生。今天，结构工程师的角色涉及对静态和动态载荷以及可以抵抗它们的结构的深刻理解。现代结构的复杂性通常需要工程师的大量创造力，以确保结构能够支撑和抵抗它们所承受的载荷。结构工程师通常拥有四年或五年的本科学位，然后至少有三年的专业实践才能被视为完全合格。结构工程师获得世界各地不同学术团体和监管机构的许可或认可（例如，英国的结构工程师学会）。根据他们所学习的学位课程和/或他们正在寻求执照的司法管辖区，他们可能被认可（或许可）为结构工程师，或土木工程师，或土木和结构工程师。另一个国际组织是IABSE（国际桥梁和结构工程协会）。该协会的目的是交流知识并促进全球结构工程的实践，为专业和社会服务。

任何结构本质上都只由少量不同类型的元素组成：

• 列
• 梁
• 盘子
• 拱门
• 贝壳
• 悬链线

其中许多元素可以根据形式（直线、平面/曲线）和维度（一维/二维）进行分类：

结构工程依赖于材料及其特性的知识，以了解不同材料如何支撑和抵抗载荷。它还涉及腐蚀工程知识，以避免例如不同材料的电流耦合。常见的结构材料有：

• 铁：锻铁、铸铁
• 混凝土：钢筋混凝土、预应力混凝土
• 合金：钢、不锈钢
• 石工
• 木材：硬木、软木
• 铝
• 复合材料：胶合板
• 其他结构材料：土坯、竹子、碳纤维、纤维增强塑料、泥砖、屋面材料