拱形是一種常見的建築結構，其特點是中央上半部呈圓弧曲線。無論是橋樑還是門首，拱形結構早期就被廣泛應用。它可以分為多種形式，如箱形拱、圓弧拱、雙曲拱、肋拱、桁架拱等等。
近年來，各國在拱橋設計上不僅注重安全實用，還強調優化拱的軸線、拱式建築荷載橫向分佈等方面。這些努力使得各種形式的拱式建築得以不斷完善。
拱形最早出現在美索不達米亞的磚建築，可以追溯到公元前二千年[1]，但直到古羅馬時期才開始系統地應用於各種建築結構中。
作為一種純壓力結構[2][3][4][5]，拱形結構可以將大跨度的受力轉化為各個組件的壓力而不產生拉力。這種特點有時被稱為“拱圈作用”（arch action）[6]。
當拱形結構的力傳遞到地面時，它對基礎施加了壓力。
拱結構的種類與應用
常見的拱結構
拱結構是一種常見的建築形式，其特徵是中央上半部分形成一條圓弧曲線。根據形態的不同，拱結構可以被分為箱形拱、圓弧拱、雙曲拱、肋拱、桁架拱、剛架拱等類型。在現代建築中，拱結構不僅用於跨度較大的橋樑，也應用於門首和其他建築元素中。
拱結構的歷史發展
拱結構的歷史可以追溯到約公元前2000年的美索不達米亞的磚建築。然而，系統性地應用拱結構是從古羅馬時期開始的。古羅馬人在建築中大量使用拱結構，使拱技術得到了很大的發展。
拱結構的受力特點
拱結構是純壓力結構，能夠承受較大的跨度，並將受力轉換為結構元件的壓應力，而不會產生張應力。這種特性被稱為“拱軸線作用”。當拱結構承受荷載時，其會對地基施加一個向外的作用力，稱為“拱推力”。隨著拱高的降低，拱推力也會增加。為了平衡拱推力，通常需要內部拉桿或外部支撐，如拱台。
固定拱
固定拱常用於跨度較小的鋼筋混凝土橋和隧道中。由於其需要承受由於温度變化引起的結構熱脹冷縮，固定拱被認為是靜不定結構。
兩鉸拱
兩鉸拱最常用於大跨度橋樑。這種拱在拱的底端通過鉸接方式固定，與固定拱不同，鉸接可以允許結構旋轉，從而適應温度變化引起的結構變形。儘管如此，兩鉸拱仍然屬於靜不定結構，但相比固定拱，其應力情況要好得多。
三鉸拱
三鉸拱在拱的底端和頂端均有鉸接支承。因此，結構可以在水平和垂直方向上變形，以適應温度變化引起的熱脹冷縮。三鉸拱沒有由於熱脹冷縮引起的結構應力，因此是靜定結構。三鉸拱常用於中等跨距的拱，如大型建築的屋頂。此外，鉸接支承底座較固定式底座更易施工，可以在中等長度範圍內使用淺地基。在三鉸拱中，結構的熱脹冷縮會導致頂點在垂直方向上位移，而兩端底座受影響較小，這簡化了底座的設計。
圓拱
圓拱也稱為半圓拱，常出現在古代的拱門中，尤其是以重砌體建造的古羅馬建築中。古羅馬人廣泛使用圓拱，並且能夠建造出跨度非常大的拱結構。圓拱常常連續排列形成拱廊，例如古羅馬的水道系統。
尖拱
尖拱是哥特式建築的典型特徵。相比於圓拱，尖拱在拱底產生的橫向推力較小，這使得它在當時的建築中得到廣泛應用。
| 固定拱 | 兩鉸拱 | 三鉸拱 | 圓拱 | 尖拱 |
當我們談論到「拱形」時，我們通常會聯想到建築、橋樑或者其他具有特殊形狀的物體。
這種形狀具有一定的穩定性和美觀性。
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在中國古代，拱形作為建築結構的一個重要元素，被廣泛應用於宮殿、廟宇和園林等建築中。
拱形建築結構的設計不僅展示了古代中國人民對建築藝術的獨特見解，同時也體現了古代文明的智慧和創造力。
拱形的優勢在於它的強大支撐能力和穩定性。
通過將壓力分散到拱石上，拱形結構可以有效地承受外部力的作用。
這種設計不僅能夠適應不同的建築需求，同時也是一種節約材料的方式，能夠有效地減少使用的材料量，同時保證建築結構的穩定性。
此外，拱形結構還具有獨特的美學價值。
無論是在建築物的外觀還是內部空間的設計中，拱形都能為建築增添一種獨特的韻味和氛圍。
它能夠營造出一種寧靜、優雅的感覺，同時也為人們提供了一個舒適的環境。
現代建築中，拱形仍然被廣泛應用。
無論是大型建築項目還是小型家居設計，拱形都有其獨特的應用價值。
在摩天大樓的設計中，拱形結構不僅可以提高建築的穩定性，同時還能夠增加視覺效果，使建築更加獨特和具有吸引力。
此外，拱形在橋樑設計中也具有重要意義。
橋樑作為連接交通的重要構造，需要具備良好的承載能力和穩定性。
拱形結構在橋樑設計中能夠使受力分佈均勻，同時還能夠減輕受力條件對橋樑的影響，提高橋樑的承載能力。
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拱形_搜狗百科
拱頂- 維基百科，自由的百科全書
總結來説，拱形作為一種建築結構的設計元素，不僅展示了人類的智慧和創意，同時也具有穩定性和美學價值。
它在古代和現代建築中都扮演著重要的角色，並將繼續在未來的建築設計中發揮重要作用。