從2維的角度來分析梁和拱的受力：水平梁受豎直方向荷載時(shí),由常識(shí)可知梁會(huì)向下彎曲,在梁的上半部分相當(dāng)于水平方向受到壓縮,下半部分相當(dāng)于水平方向受到拉伸.由于一般常用材料特別是混泥土等抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度,如果是素混凝土梁,其破壞肯定開始于梁的下側(cè)受到拉力最大的區(qū)域,所以一般混泥土梁都至少會(huì)在下側(cè)配上鋼筋加強(qiáng)其下側(cè)的抗拉能力,從而增強(qiáng)整個(gè)梁的抗壓彎能力.但從整個(gè)梁的受力特性來看這樣的受力方式對(duì)材料的運(yùn)用是很不充分的.首先是梁下側(cè)的材料其抗壓能力完全沒有發(fā)揮,而上側(cè)的受壓側(cè)其壓力分布也很不均勻,越靠近上側(cè)的區(qū)域壓強(qiáng)越大,而靠近中心的區(qū)域幾乎沒有受到壓力.因此有很多梁的截面會(huì)采用T型、箱型等,有的還會(huì)在上側(cè)同樣配上鋼筋.拱的受力特性則不同.拱受到豎直方向荷載時(shí),在拱內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沿拱方向的壓力.如果受力預(yù)先確定,通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)拱的弧度可以實(shí)現(xiàn)：在受力時(shí)拱內(nèi)只出現(xiàn)壓力而不出現(xiàn)拉力的情況,相對(duì)普通梁而言更充分的發(fā)揮了材料的抗壓能力.即便對(duì)于較“平坦”的受力特性接近梁的拱,這部分壓力也有助于抵消一部分拱下側(cè)產(chǎn)生的拉力,有助于提高整體的承載力.所以一般同等跨度和材料的情況下,拱形具有比普通梁更好的受力性能,如古代只有石料的時(shí)候就只有趙州橋這樣的拱形結(jié)構(gòu)才能達(dá)到幾十米的跨度.圓頂只不過相當(dāng)于拱擴(kuò)展到了3維,受力更復(fù)雜但基本道理是相似的.早說是要給小學(xué)生講解啊,害我打了半天字.跟小學(xué)生講那就講比較直觀的理解,那就是一個(gè)桿平放著,上邊有重物就會(huì)往下彎,彎多了就斷了.圓頂是拱起來的,同樣的重物往下壓不容易往下彎,更結(jié)實(shí).如果只是純粹的圓形拱,沒有其它連接構(gòu)件的話,底部是會(huì)出現(xiàn)橫向力的.橫向力與下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束力平衡.