为什么用拱券比用梁容易跨过更大的距离

梁在跨度很大时，常常要做得又厚又粗，但这样一来，梁本身的重量又会大大增加。一根截面为1平方米的石梁，如果要跨越30米的距离，本身就将近重300吨。石料是一种很耐压的材料，每平方厘米可承受二三千牛的重力，但承受拉力却很差（每平方厘米几百牛），而且石料本身还有许多裂隙和纹理。所以，一根30米长、300吨重的石梁尽管很粗，但架空时即使不加重，自己也会断掉。

几十米的跨度，对现代建筑中的薄壳结构、网架结构、悬索结构等来说，是轻而易举就能解决的，甚至一二百米跨度也非难事，但对古代建筑的梁柱结构来说却是不可能的。然而，古代还是有许多跨度很大的建筑屋顶，像古罗马的万神庙，圆顶跨度达到43米（直径），它是怎样建造的呢？

在过去的建筑上，常常能看到有些窗或门洞的上面，是用砖块或石块砌成半圆形、扁圆形和尖圆形的形状，这就是“拱券”。拱券结构在古代的石桥上常有应用，还有一些如庙宇、教堂的顶呈半圆球形，这也是一种拱券，建筑上称之为“穹顶”。为什么拱券可以跨过几十米的跨度呢？原来，拱券可以用一块一块砖块或石块拼接而成，不像梁一定要用整根的石料或木料。原因在于拱券受到重力后，它的内部并不产生拉力，主要产生的是压力，石块和砖块都是承受压力能力很强的材料，这样就能扬长避短，小块材料只要一块压住一块不松动，就不会分散开来，这就是拱券比梁容易跨过更大距离的原因。当然，在拱券的底部会产生向外的推力，拱券愈“扁”推力愈大，这就像人叉开两腿站立时，会有一种向外滑动的感觉，所以拱券结构的底部，要做牢固的厚墙或基础以抵抗推力。

现代建筑中的薄壳结构，其原理也和拱券相似，所以薄壳结构虽然很薄，还是可以跨过很大距离。

关键词：拱券结构 梁