拱：建築結構元素的探索
拱，作為一種獨特的建築結構元素，自古以來便在人類文明的發展中扮演著重要的角色。從古埃及的磚建築到古羅馬的宏偉拱門，拱證明瞭其卓越的技術，它能夠在廣闊的跨度上承受巨大的壓力，同時保持令人印象深刻的穩定性。
拱的本質是純壓力結構，僅承受壓應力，這使得它們能夠在廣闊的跨度上傳遞載荷。當拱的負載傳遞到地面時，它會在基地上產生向外的力，稱為拱推力。為了維持拱的穩定性，必須控制這種推力，通常通過內部拉桿或外部支撐，例如拱台。
拱的類型
隨著技術的進步，隨著時間演進，拱的設計和類型也逐漸演變。最常見的拱類型包括：
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固定拱：跨度較小，採用鋼筋混凝土或磚石建造。這種拱無法適應熱脹冷縮，屬於靜不定結構。
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兩鉸拱：跨度較大，底座採用鉸支承，允許拱在熱脹冷縮時旋轉。這種拱應力較低，但仍然是靜不定結構。
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三鉸拱：底座和頂點均採用鉸支承。允許拱在水平和垂直方向變形，適應熱脹冷縮，為靜定結構。
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圓拱：採用重砌體建造，形狀為半圓形，常見於古代拱門。
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尖拱：採用較陡峭的曲率，常見於哥特式建築，具有較小的橫向推力。
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拋物線拱：質量分佈均勻，形狀為拋物線，具有較大的橫向推力。
歷史演變
拱最早出現於公元前兩千年的美索不達米亞磚建築中。在古羅馬時期，拱開始被廣泛應用於橋樑和其他結構中。中世紀的哥特式建築見證了尖拱的興起，而 文藝復興時期則推廣了圓拱的使用。在現代建築中，拱作為一種結構元素仍然廣泛存在，它不僅用於橋樑和建築物的屋頂，還用於鐵路隧道和地下停車場等功能性結構。
拱的持久影響
拱在人類文明的發展中留下不可磨滅的印記。古羅馬的競技場和輸水管道充分展示了拱的工程奇蹟，而哥特式大教堂的高聳尖頂則體現了拱的優雅美感。今天，拱仍然是建築結構中的基本元素，它繼續激發著設計師和工程師的想像力，為我們提供了巨大的跨度和令人印象深刻的穩定性。
拱的意義
拱的定義
拱是一種結構元素，由一組曲線或筆直的構件組成，用於支撐上方負載而不垮塌。拱可以為半圓形、拋物線形、或其他形狀，取決於其用途和設計。
| 拱的類型 | 特點 |
|---|---|
| 半圓拱 | 最常見，半圓形 |
| 拋物線拱 | 比半圓拱更平坦，能承受更大的負載 |
| 尖拱 | 中世紀建築中常見，向上鋭利收窄 |
| 卵形拱 | 橢圓形，比圓拱更長 |
| 籃筐拱 | 半圓形，但更低且更寬 |
拱的結構原理
拱的作用原理是將施加在其上的負載傳遞到支撐結構上。當負載施加在拱的頂部時，它會產生推力（向外）和法向力（垂直於表面）。推力傳遞到支撐結構，而法向力則被拱的材料承受。
拱的用途
拱結構廣泛應用於各種建築和工程項目中，包括：
- 橋樑
- 建築物拱頂（如教堂、宮殿）
- 隧道
- 水壩
- 船隻船體
拱的歷史
拱結構的歷史可以追溯到古代，最早的例子可以追溯到新石器時代。拱門在羅馬帝國時期發展得最為完善，羅馬人建造了許多巨大的拱門結構，例如羅馬鬥獸場和萬神殿。在中世紀，尖拱在哥特式建築中得到了廣泛應用，而文藝復興時期則重新流行了圓拱和籃筐拱。
結論
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拱- 教育百科| 教育雲線上字典
Dictionary review [拱: ㄍㄨㄥˇ]
拱是一種重要的結構元素，在建築和工程中具有多種用途。通過瞭解拱的定義、類型、結構原理和歷史，我們可以欣賞這些結構的複雜性和重要性。