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结构试验本质上是通过试验了解结构的性能。其中，最重要的因素就是在结构试验中模拟实际结构所处的环境。这里所说的环境，包括温度、湿度、地基、荷载、地震、火灾等各种因素。因此，除了按试验目的分类外，还可以对结构试验做出以下不同的分类。
根据试验规模大小分类，结构试验可以分为原型试验、模型结构试验和构件试验等。
在这类结构试验中，试验对象的尺寸与实际结构尺寸相同或接近，故可以不考虑结构尺寸效应的影响。完全足尺的原型结构试验一般用于生产鉴定性试验，大多在工程结构现场进行。我国最早进行的大型结构原型试验项目之一是1957年武汉长江大桥的静动载试验。原型结构的现场试验大多为非破坏性试验，而在实验室内进行的结构构件试验，则以破坏性试验为主。由于结构构件的性能有可能与结构尺寸的大小有关（如钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度与钢筋直径、混凝土保护层厚度等因素有关），在研究采用粗钢筋配筋的混凝土受弯构件的裂缝性能时，构件的尺寸就应接近实际结构构件的尺寸。
虽然结构可以分解为梁、柱、板、墙体、节点等基本构件，但是近年来，结构工程师和研究人员越来越重视结构的整体作用。因此，也有不少用于研究目的的足尺结构试验。我国自20世纪70年代以来，先后进行了装配整体式框架结构、钢筋混凝土框架轻板结构、配筋砌体混合房屋结构的足尺结构试验。这类大型结构试验不受尺寸效应影响，能够更全面地反映结构构造和结构各部分之间的相互作用，有着构件试验或模型试验不可取代的研究意义。进入21世纪，国内不少高等院校和研究机构开始着手大型结构实验室的建设。大型足尺结构试验在实验室内进行，能够将试验进行到破坏阶段，利于掌握足尺结构的全过程性能，同时能减少环境因素的影响，得到更精确的试验数据。
原型结构试验投资大、周期长、加载设备复杂，不论是生产鉴定性试验还是科学研究性试验，都受到许多限制。有些大型结构不可能进行足尺结构的破坏性试验，而在实际结构上进行试验，只能得到结构使用阶段的性能。因此，在实验室进行的大量结构试验均为模型试验。所谓模型结构试验，是指被试验的结构或构件与原型结构在几何形状上基本相似，各部分结构或构件的尺寸按比例缩小，模型结构有原型结构的主要特征。例如，为研究风对结构的作用而进行的结构风洞试验，模型结构尺寸与原型结构尺寸之比可以达到1∶10左右。结构的地震模拟振动台试验也常采用大比例缩尺模型。
与原型结构试验相比，模型结构试验能否取得成功的关键之一是模型结构的设计与制作。模型必须根据相似理论设计，模型所受的荷载也应符合相似关系，使得模型的力学性能和材料性能与原型相似，这样就可以从模型试验的结果推断原型结构的性能。模型试验常用于验证原型结构设计的设计参数或结构设计的安全度，也广泛应用于结构工程科学研究。对于混凝土结构和砌体结构，模型试验能否取得成功的另一关键是缩小尺寸模型存在的尺寸效应，对这类模型试验的结果必须经过校正以消除尺寸效应的影响。
构件试验是结构试验常用的研究形式之一，它有别于模型试验。采用小构件进行试验，不依靠相似理论，无须考虑相似比例对试验结果的影响，即试验不要求满足严格的相似条件，只是用试验结果与理论计算进行对比校核的方式来研究结构的性能，验证设计假定与计算方法的正确性，并认为这些结果所证实的一般规律与计算理论可以推广到实际结构中去。
根据被试验的结构或构件所承受的荷载对结构试验做出分类，可以分为静载试验和结构动载试验两大类。
静载试验是建筑结构最常见的试验。所谓“静力”，一般是指试验过程中结构本身运动的加速度效应，即惯性力效应可以忽略不计。根据试验性质的不同，静载试验又可分为单调静力荷载试验、低周反复荷载试验和结构拟动力试验。
在单调静力荷载试验中，试验加载过程从零开始，在几分钟到几小时的时间内，试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的目标状态。钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构的设计理论和方法就是通过这类试验建立起来的。
低周反复荷载试验属于结构抗震试验方法中的一种。结构在遭遇地震灾害时，强烈的地面运动使结构承受反复作用的惯性力。在低周反复荷载试验中，利用加载系统使结构受到逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移，直至结构破坏。在这种试验中，结构或构件受力的历程具有结构在地震作用下的受力历程的基本特点，但加载速度远低于实际结构在地震作用下所经历的变形速度。为区别于单调静力荷载试验，有时又称这种试验为伪静力试验。
结构拟动力试验也是一种结构抗震试验方法。结构拟动力试验的目的是模拟结构在地震作用下的行为。在结构拟动力试验中，将试验过程中量测的力、位移等数据输入计算机，计算机根据结构的当前状态信息和输入的地震波，控制加载系统使结构产生计算确定的位移，由此形成一个递推过程。这样，计算机和试验机联机试验，得到结构在地震作用下的时程响应曲线。
静载试验所需的加载设备较为简单，有些试验可以直接采用重物加载。由于试验进行的速度很低，可以在试验过程中仔细记录各种试验数据，对试验对象的行为进行仔细观察，得到直观的破坏形态。例如，在钢筋混凝土梁的受弯试验中，需要观测并记录截面的应变分布、沿梁长度方向的挠度分布、荷载-挠度曲线、裂缝间距和裂缝宽度、破坏形态等，这些数据和信息都通过静载试验获取。
按荷载作用的时间长短，结构静载试验又可分为短期荷载试验和长期荷载试验。由于建筑材料具有一定的黏弹性特性（如混凝土的徐变和预应力钢筋的松弛），此外，影响建筑结构耐久性的因素往往是长期的（如混凝土的碳化和钢筋的锈蚀），所以在短期静力荷载试验中，忽略了这些因素的影响。而当这些因素成为试验研究的主要对象时，就必须进行长期静力荷载试验。长期荷载试验的持续时间为几个月到几年不等，在试验过程中，观测结构的变形和刚度变化，从而掌握时间因素对结构构件性能的影响。在实验室条件下进行的长期荷载试验，通常对试验环境有较严格的控制（如需要恒温、恒湿、隔振等），突出荷载作用这个因素，消除其他因素的影响。除在实验室进行长期荷载试验外，在实际工程中对结构的内力和变形进行的长期观测，也属于长期荷载试验。此时，结构所承受的荷载为结构的自重和使用荷载。近年来，工程师和研究人员较为关心的“结构健康监控”，就是基于长期荷载试验所获取的观测数据，对结构的运行状态和可能出现的损伤进行监控。
实际工程结构大多受到动力荷载作用，如铁路或公路桥梁、工业厂房中的吊车梁，风对大跨结构和高耸结构的作用，另外，地震对结构的作用也是一种强烈的动力作用。结构动载试验利用各类动载试验设备使结构受到动力作用，并观测结构的动力响应，进而了解、掌握结构的动力性能。结构动载试验主要包括疲劳试验、动力特性试验、地震模拟振动台试验和风洞试验等。
（1）疲劳试验
当结构处于动态环境、其材料承受波动的应力作用时，结构内某一点或某一部分发生局部的、永久性的组织变化（即损伤）的一种递增过程称为疲劳。经过足够多次应力或应变循环后，材料损伤累积导致裂纹生成并扩展，最后发生结构的疲劳破坏。结构或构件的疲劳试验就是利用疲劳试验机，使构件受到重复作用的荷载，通过试验确定重复作用荷载的大小和次数对结构承载力的影响。对于混凝土结构，常规的疲劳试验按每分钟400~500次、总次数为200万次进行。疲劳试验多在单个构件上进行，有为鉴定构件性能而进行的疲劳试验，也有以科学研究为目的的疲劳试验。
（2）动力特性试验
结构动力特性是指结构物在振动过程中所表现的固有性质，包括固有频率（自振频率）、振型和阻尼系数等。结构的抗震设计、抗风设计与结构动力特性参数密切相关。在结构分析中，采用振型分解法求得结构的自振频率和振型，称为模态分析。用实验的手段获得这些模态参数的方法称为实验模态分析方法。测定结构动力特性参数时，要使结构处在动力环境下（振动状态）。通常，采用人工激励法或环境随机激励法使结构产生振动，同时量测并记录结构的速度响应或加速度响应，再通过信号分析得到结构的动力特性参数。动力特性试验的对象以整体结构为主，可以在现场测试原型结构的动力特性，也可以在实验室对模型结构进行动力特性试验。
（3）地震模拟振动台试验
地震时，强烈的地面运动使结构受到惯性力作用，结构因此倒塌破坏。地震模拟振动台是一种专用的结构动载试验设备，它能真实地模拟地震时的地面运动。试验时，在振动台上安装结构模型，然后控制振动台台面按选定的地震波运动，从而量测记录结构的动位移、动应变等数据，观察结构的破坏过程和破坏形态，研究结构的抗震性能。地震模拟振动台试验的时间很短，通常在几秒到十几秒内完成一次试验，对振动台控制系统和动态数据采集系统都有很高的要求。地震模拟振动台是结构进行抗震试验的关键设备之一，大型复杂结构在地震作用下表现出非线性、非弹性性质，目前的模拟分析方法还不能完全解决结构非线性地震响应的计算，振动台试验常常成为必要的“结构试验分析方法”。
（4）风洞试验
工程结构风洞实验装置是一种能够产生和控制气流以模拟建筑或桥梁等结构物周围的空气流动，并可量测气流对结构的作用，以及观察有关物理现象的一种管状空气动力学试验设备。在多层房屋和工业厂房的结构设计中，房屋的风载体型系数就是风洞试验的结果。结构风洞试验模型可分为钝体模型和气弹模型两种。其中，钝体模型主要用于研究风荷载作用下结构表面各个位置的风压，气弹模型则主要用于研究风致振动以及相关的空气动力学现象。超大跨径桥梁、大跨径屋盖结构和超高层建筑等新型结构体系常用风洞试验来确定与风荷载有关的设计参数。
除上述几种典型的结构动载试验外，在工程实践和科学研究中，根据结构所处的动力学环境，还有强迫振动试验、周期抗震试验、冲击碰撞试验等结构动载试验方法。
结构非破损检测是以不损伤结构和不影响结构功能为前提，在建筑结构现场，根据结构材料的物理性能和结构体系的受力性能对结构材料和结构受力状态进行检测的方法。
现场检测混凝土强度的方法有回弹法、超声-回弹综合法、拔出法，还有使结构受到轻微破损的钻芯法等方法。检测混凝土内部缺陷的有超声法、脉冲回波法、X射线法和雷达法等方法，还可以用非破损的方法检测混凝土中钢筋的直径和保护层厚度。
检测砂浆和块体强度可用回弹法、贯入法等方法。检测砌体抗压强度的有冲击法、推出法、液压扁顶法等方法。
检测钢结构焊缝缺陷的有超声法、磁粉探伤法、X射线法等方法。
对原型结构进行使用荷载试验，检验结构的内力分布、变形性能和刚度特征，试验荷载不会导致结构出现损伤，这类荷载试验属于非破损检测方法。
采用动力特性试验方法进行结构损伤诊断和健康监控，也是非破损检测中的一种重要方法。