拱券的分類及其在中原建筑中的應用

楊芝璐 金蕾蕾

摘 要：拱券結構除了承受豎向荷載時具有良好的承重特性外，還有美化裝飾的作用。其外形為圓弧狀，由于各種建筑類型的不同，拱券的形式略有變化。本文對拱券結構進行各種分類，從結構力學的角度分析各種拱券結構的特征，并以中原建筑中拱券結構的應用為例探討拱券結構在建筑的空間性、穩定性等方面的作用。

關鍵詞：拱券；分類；中原建筑

拱券是一種建筑結構，是拱和券的合稱，又稱券洞、法圈或法券，是用塊狀料（例如土坯、石、磚）砌筑而成的跨空砌體，利用塊狀料之間的相互擠壓所產生的側向壓力形成的跨空結構體系。拱券技術早在公元前第4世紀已在兩河流域出現，以后在巴比倫、亞述、印度、羅馬應用并有所發展.半圓形的拱券為古羅馬建筑的重要特征，尖形拱券則為哥特式建筑的主要特征，而伊斯蘭建筑的拱券則有尖形、馬蹄形、弓形、三葉形、復葉形和鐘乳形等多種. 拱券結構在中國出現比較晚，經歷了空心磚梁板、尖拱、折拱幾個發展步驟，代表性建筑有北方窯洞、拱橋等。

1 結構力學中拱的特點

1.1 拱券結構的特點

從結構力學角度看，拱券結構將拱上部的豎向荷載轉化為一部分水平推力，拱圈截面的彎矩與相應簡支梁相比大大減小。不僅如此，拱券結構還有用料省、自重輕、跨度大等優點。但是，拱券結構構造復雜，施工費用相對較高。拱主要承受壓力，因此可用受壓能力強的磚石材料砌筑。

1.2 拱與曲梁的區別

由上圖可知，拱結構受豎向荷載作用時會產生水平推力，曲梁結構則不會產生水平推力。

2 拱券結構的分類

拱券結構按結構體系分類，可分為簡單體系（有推力）、組合體系、拱片橋（上緣與橋面縱向平行，下緣為拱形的結構）。其中最常見的簡單體系又分為三鉸拱、兩鉸拱、單鉸拱、無鉸拱；組合體系又分為無推力拱（有系桿）和有推力拱（無系桿）。

按主拱圈截面形式分，拱券結構又可分為實腹式拱、格構式拱、等截面拱和變截面拱等。按拱軸線形式又可分為圓弧類、變形圓弧類、尖頭類、變形尖頭類、馬蹄類和葉形類六大類。

按拱身材料分，可分為鋼結構拱、鋼筋混凝土拱、磚石砌體拱等；按空間形態分類可分為筒拱、十字拱、丁字拱、穹窿（頂）等。

2.1 不同拱軸線形式的拱券結構

2.1.1圓弧拱

圓弧拱是取某圓周的一部分構成巷道拱部的形狀。拱形圓滑一致，在巷道周圍壓力作用下不易產生應力集中，支護結構受力狀態好。圓弧拱的利用率較高，可減少開挖工程量，施工技術亦較簡單，是采用較多的一種拱券形式。在中原建筑中也十分常見，如下圖中的洛陽市孟津縣朝陽鎮衛坡村下沉式窯洞。

2.1.2變形圓弧拱

即三心形圓弧拱。由拱上端的半徑較大的圓弧、兩側半徑較小的兩段圓弧，共三段圓弧組成。有三個圓心，故稱為三心形。多用于羅曼式建筑，在中原建筑中并不常見。

2.1.3尖頭類

尖頭類拱券結構是由形成尖角的兩段圓弧構成，因為有兩個圓心，我們又稱之為雙心圓券。比較圓弧的半徑和拱的跨度，又可將其分為三類，半徑比跨度小的為鈍尖形，相等的是等邊形，半徑更大的是銳尖形。雙心圓券是清代拱券券形的基本形式，在中原建筑中的應用也十分廣泛，如開封府拱奎樓正門。

2.1.4變形尖頭類

指拱的上端為尖角，由多段圓弧或圓弧與直線構成拱的樣式。在中原建筑中不常見。

2.1.5馬蹄類

指拱的下部曲線向內緊縮，形成類似馬蹄的形狀。在伊斯蘭建筑中比較常見，在中原建筑中不常見。

2.1.6多葉類

為上述多種類型的拱組合成多葉形狀的拱的樣式，根據葉片的個數可分為三葉形、五葉形和多葉形。這三種樣式也基本從屬于伊斯蘭建筑樣式。在中原建筑中應用不多。

2.2 不同空間形態的拱券結構

2.2.1筒拱：覆蓋平面為長方形的內部空間的弧形拱頂被稱為筒拱。與其走向平行的兩側墻為承重墻。筒拱是拱券建筑最基本的模型，在中原建筑中也隨處可見，一般可用于以下幾個方面：一是用于普通窯洞住宅，如洛陽市孟津縣朝陽鎮衛坡村下沉式窯洞；二可以用于建設堡墻，起交通作用的樓道等，如洛陽白馬寺正門、洛陽孟津縣朝陽鎮衛坡村的住宅間的樓道等；拱券結構也可以起裝飾、保護作用，如龍門石窟壁巖上的筒拱、滎陽紀公廟里的碑刻、洛陽白馬寺建筑上的拱形窗等。

2.2.2十字拱：即相交的筒形拱，是公元一世紀開始使用的一種拱券形式。它覆蓋在方形的間上，只需要四角有柱子，而不必要連續的承重墻，建筑內部空間得到解放；而且便于開側窗，大有利于大型建筑物的采光。在哥特建筑中，十字拱衍變成框架式的，使拱頂的重量大大減輕，減小了對各部分施加的力度，也使得十字拱拱頂可以應用于各種平面。十字拱多用于交通方面，類似十字街的作用，是四面都可以通過，如“滎陽八景”之一的惠濟橋旁的瞭望臺。

2.2.3丁字拱：窯洞中拱券結構的一種，與十字拱相對應，是三面相通的拱形結構。一般也用于交通，如河南三門峽天井窯院中的丁字拱，丁字一邊通向另一個房間，而這個房間又通向另一個院落，使交通更加方便。

2.2.4穹窿（頂）：指從外形來看為球形或多邊形的屋頂形式。如伊斯蘭教清真寺中的天房，室內頂部呈半圓形，就可以叫做“穹窿頂”。穹窿頂一般用于屋頂和墓穴，如河南洛陽龍門石窟北魏蓮花洞的穹窿頂、滎陽紀公廟中紀公墓穴等。

3 結語

拱券結構類型豐富，每一種類型都有其特性。以上我們僅對拱券結構從結構力學圖示方面、立面形態和空間形態三個方面進行分類研究，并列舉了其在中原建筑中的應用。我們對其類別進行研究，希望拱券結構能夠廣泛的運用于建筑的不同方面，發揮其不同的功能，豐富建筑的內涵。

參考文獻

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