拱形结构

1. 主要特点

• 形状：曲线，可能是半圆形、抛物线形、椭圆形或混合形。

• 受力原理：

  • 载荷从拱顶 (crown) 传递到拱脚 (abutments)。

  • 主要是压力→减少裂缝，非常耐用。

• 传统材料：石材、砖、素混凝土。

• 现代材料：钢筋混凝土、钢材、轻合金、玻璃。

2. 基本结构

1. 拱顶 (Crown)：拱形的最高点。

2. 拱石 (Voussoirs)：楔形的石块/砖块组合而成。

3. 拱心石 (Keystone)：中心的石头，支撑整个结构。

4. 拱脚 (Abutment)：接收并传递载荷到地基的部件。

5. 券心 (Spandrel)：拱与上方建筑表面之间的墙体/空间。

3. 拱形类型

• 半圆拱 (Roman Arch)：经典的，易于施工。

• 尖拱 (Gothic Arch)：允许建得更高，创造更大的空间。

• 抛物线拱/双曲拱：用于现代桥梁和大型屋顶。

• 连续拱 (Arcade)：多个拱组合成一排→走廊、大厅。

4. 应用

• 古代建筑：罗马斗兽场、罗马石桥、哥特式教堂。

• 现代建筑：体育场屋顶、火车站、钢筋混凝土拱桥。

• 室内设计：拱形门、走廊、窗户。

5. 优点

• 抗压性非常好，经久耐用。

• 允许较大的跨度，无需许多支撑柱。

• 具有审美价值，高贵，庄严。

6. 缺点

• 施工复杂，特别是传统的石材/砖拱。

• 需要坚固的拱脚→地基成本高。

• 不能很好地利用抗拉材料（如果只使用石材/砖）。