拱

　　在荷載作用下主要承受軸向壓力，有時也承受彎矩而有支座推力的曲線或折線的桿形結構。拱結構由拱圈及其支座組成。支座可做成能承受垂直力、水準推力以及彎矩的支墩；也可用牆、柱或基礎承受垂直力而用拉桿承受水準推力。拱圈主要承受軸向壓力，較同跨度梁的彎矩和剪力為小，從而能節省材料、提高剛度、跨越較大空間，可作為禮堂、展覽館、體育館、火車站、飛機庫等的大跨屋蓋承重結構；同時有利於使用磚、石、混凝土等抗壓強度高、抗拉強度低的廉價建築材料。一般的屋蓋、吊車梁、過梁、擋土牆、、散裝材料庫等承重結構以及地下建築、橋梁、水壩、碼頭等的承重結構，均可采用拱。

　　類型　按采用材料分：土拱、木拱、磚石拱、混凝土拱、鋼筋混凝土拱、鋼拱（見鋼結構）等；按采用拱軸的線型分：圓弧拱、拋物線拱、懸鏈線拱等；按所含鉸的數目分：三鉸拱、雙鉸拱、無鉸拱等；按拱圈截面形式分：實體拱、箱形拱、桁架拱等（見拱橋）。

　　受力特點　矢跨比為拱的基本幾何特征，直接影響支座水平反力的大小。在工程結構中，矢跨比約在1～1/10之間，甚至可更小一些。

　　三鉸拱（圖1a）屬靜定結構，在溫度變化、材料收縮、彈性壓縮、支座沉降等因素影響下不產生附加內力，但鉸的構造較復雜，整體剛度和抗振性能較差。無鉸拱（圖1b）為三次超靜定結構，整體性好，拱圈構造簡單，沿拱軸的內力分佈較均勻，但對支座要求較高，如有沉降則引起的附加內力較大。雙鉸拱（圖1c、d）為一次超靜定結構，性能介於三鉸拱和無鉸拱之間。

　　計算要點　進行拱的設計計算前應選擇拱的軸線，在某一固定荷載作用下，當拱的壓力線與拱軸線重合時，拱截面處於均勻受壓狀態，此時的拱軸線稱為合理拱軸。如三鉸拱在連續均佈豎向荷載作用下的合理拱軸是一拋物線(圖2a)；隨拱軸形狀變化的連續分佈豎向荷載作用的合理拱軸是一倒懸鏈線（圖2b）；連續均佈荷載作用在拱軸法線方向的合理拱軸是一圓弧（圖2c）。對於超靜定拱合理拱軸不可能完全實現，可使拱軸線與壓力線接近，以減少拱內彎矩。在實際工程中，由於恒載、活荷載、溫度變化、材料收縮等因素的作用，拱軸線與壓力線常不重合，通常可近似地取恒載或恒載加一半活荷載作用下的壓力線當作拱軸線。

　　三鉸拱的內力可利用頂鉸彎矩為零的條件由靜平衡方程求解，也可用圖解法求解。雙鉸拱和無鉸拱的內力一般常用結構力學中的方法進行分析，力法方程中系數和自由項的積分常難以直接求解，可用數值積分代替。

　　在拱結構的經典分析中，建立平衡方程時，忽略瞭拱圈變形的影響。這對剛度大的拱可行，對柔拱則應考慮附加彎矩。

　　地震和吊車等動荷載對拱的影響，常用靜荷載乘以動力系數的等效荷載計算；當荷載和跨度較大時可考慮按動荷載進行動力計算。拱在曲率平面內的穩定通過計算控制；平面外的穩定由板梁及支撐等構件予以保證(見結構穩定)。