想要跨越一段距离时，最简单的方法就是将粗棒状的物体横置于两个支点之间。
这种方法，我们的祖先在几万年前就已经知道了。
在他们的原始生活中被风挂到的树木偶然横跨在小河上，被当作原木桥使用。
横架于支点之间的棒状物称为梁，梁是现代建筑以及桥梁结构中应用最广泛的用于跨越的构件。
本文试图从梁的角度，找寻跨越结构的一些共性。
一．从力的传递角度看梁1）弯矩是力沿其法向传递过程中的副作用结构是通过组织材料将力从一个地方传递到另一个地方。
力是一个矢量，矢量就有方向。
所以力可以有两种传递的方式，一种是沿着力的矢量方向传递；另一种是沿着力的法线方向传递。
承担这两种传递方式的构件通常分别称为柱（受轴力）和梁（受剪力、弯矩）。
最常见的梁是悬臂梁和简支梁。
简支梁与悬臂梁对于一根悬臂梁来说，传递力的理想状态应该是这样的。
横向剪力的传递 但实际的状态是这样子的。
纵向剪力及弯矩的产生 梁的目的是要将力水平传递到支座，即只希望产生横向的剪力，但是有一个定理叫“剪力互等定理”（具体怎么证明请翻材料力学教材）。
横向剪力就是力传递过程的一种体现，当横向剪力到达支座时，梁的使命就完成了。
但这个过程中还产生了纵向剪力，纵向剪力进而产生了弯矩，而且纵向剪力是随着力传递的距离累积的。
可以说弯矩是梁搬运力时产生的一个副作用，我们一直在做的就是想办法克服这个副作用。
2）简支梁与悬臂梁的异同 当荷载对称于简支梁中轴线分布时，将简支梁取半结构，其形式如下图所示。
这种将力往其法线方向一边传递的方式看似与悬臂梁不同，但只要是沿着其法线方向传递力，就会在梁内产生剪力和弯矩。
而简支梁可以看成这种传力方式的镜像组合。
简支梁同样需要承受横向剪力、纵向剪力和弯矩 因此，当力作用于简支梁跨中，由简支梁将力向两边支座传递时，也需要承受横向剪力、纵向剪力和弯矩。
从力传递的角度来说，简支梁和悬臂梁的区别仅在于是将力传递到一边还是两边。
3）简支梁与悬臂梁的组合简支梁和悬臂梁可以组合出各种各样的梁，但其受力特性是一样的，都需要抵抗横向剪力、纵向剪力和弯矩。
简支梁与悬臂梁的组合 二. 梁向桁架的演变 将实腹梁中无用的部分去掉，就可以演化出桁架结构。
如果将桁架看成一根梁，那么梁的弯矩由上下弦杆抵抗，其横向和纵向的剪力由斜腹杆抵抗。
南京长江大桥 建成于 1960 年的南京长江大桥，采用了钢桁架的形式。
福斯铁道桥 福斯铁道桥1890年建成于爱尔兰爱丁堡附近，横跨福斯河口。
中间两跨为 520m 。
此桥支承结构高 100m ，由该结构向两侧伸出桁架梁形成整个结构的基本单元，被称之为悬挑桥。
在两个基本单元之间有 120m 的间隙，其上架设上弦杆微弯曲的简支梁。
旧金山国际机场 旧金山国际机场主屋面由 5 榀桁架支承，每榀连续桁架结构由 4 根柱支承，桁架外形与均布荷载作用下结构的弯矩图基本相似。
跨中的鱼腹式桁架的支点对应结构弯矩图的零点。
三．梁向系杆拱、张弦梁的演变在桁架的基础上，继续去除无用的部分。
当将上弦杆由水平变为斜向，我们发现桁架的斜腹杆可以取消，整体的横向和纵向剪力无需斜腹杆来传递，弦杆的轴力可以抵抗整体剪力。
比如系杆拱，如下图所示。
如果将系杆拱看成一根梁的话，当承受均布荷载时，其整体的横向和纵向的剪力均由拱来抵抗；同时拱和系杆还需抵抗整体弯矩。
系杆拱还比如浦东机场T1航站楼采用的张弦梁结构，同样是没有斜腹杆，由上下弦杆来抵抗整体剪力和弯矩。
浦东机场T1航站楼 四. 梁向拱结构、索结构的演变对于系杆拱，如果将系杆的拉力用支座的推力来替代，那么就可以进一步去除下弦杆和竖腹杆,形成如下图所示的拱结构。
Salginatobel桥对于张弦梁，如果将上弦杆的压力用背索的拉力替代，那么可以形成如下图所示的悬索结构。
对于索结构，传统的理解是悬链线作用或者是拱结构的镜像，但也可以理解为将张弦梁去掉受压的上弦。
金门大桥 五．梁与跨越结构 跨越结构，即大跨度结构承受竖向荷载时，本质上是将力沿水平方向搬运，都可以追溯到简支梁或悬臂梁或它们的组合。
所以梁的定义可以是很广的，所有将力沿其法线方向传递的结构都可以称之为“梁”。
在传递的过程中，均会在“梁”的横向和纵向产生剪力，并产生副作用——“弯矩”。
结构工程师的任务就是抵抗住这些剪力和弯矩，安全合理地把力搬运到目的地。
跨越结构分类的演变梁可以分为悬臂梁和简支梁，两者又演化出了桁架、拱、索，这三者又可演化出三维的网架、圆壳、柱壳、索网等等。
比如说悬索桥，将悬索对应上弦的压力转换成为背索的拉力，我们看到的结构很纤细，但隐藏在背索基础的巨大锚锭则是必须的。
这个巨大的锚锭应该算是梁的影子吧。
一般情况下，我们认为实腹梁的跨越能力比较受限。
会出现这个现象的原因是：随着跨度的增加，实腹梁无用部分的自重也在增加。
衍生出很多眼花缭乱的结构形式，本质上就是我们不断地将梁中效率低下的部分去掉，避免当跨度增加时无用部分的自重增加太多。
我们说桁架比梁的跨越能力强，其实应该说桁架比实腹梁的跨越结构强。
拱、索结构比桁架的跨越能力强，只是因为它比桁架更精简，是因为利用了形态、有一部分作用由支座来提供。
因此需要更强的支座条件。
虽然上文说得好像也很轻松，好像只要不停地精简就可以了。
但实际上，把无用部分去掉得越多，设计中需要关注的问题越多，其应用的条件也会更加苛刻。
比如拱、索与梁相比会出现压屈和大变形两个特有的问题，这都是需要设计中去解决的问题。
由于本文只是想从概念上追溯一个对跨越结构理解的源头，这些问题就不展开了。
借用一句广告词来结束这篇文章：我们不是力的生产者，我们只是力的搬运工。
只要荷载在跨越结构中产生的弯矩、剪力可以抵抗，那就可以形成一个跨越的结构，都是我们可以考虑的形式。