拱心石就是拱圈正中间的那块上大下小梯形石,它最后放下,因为上大下小,因此可以把拱圈挤紧,使整个拱圈成为一个整体,在巨大的压力下,愈加坚固。如果拱心石没有了或是没有起到作用,那么压力马上就变成了拉力,没有任何粘结的石拱就会立刻垮掉。
拱为常见建筑结构之一,型态定义为中央上半成圆弧曲线。拱早期经常运用于跨迳大的桥梁或门首。又可分为箱形拱、圆弧拱、双曲拱、肋拱、桁架拱、刚架拱等。近年来,各国于诸如
拱桥的设计上,除了讲究安全实用外,也强调拱轴线优化,连拱计算、拱式建筑荷载横向分布,使各种形式拱式建筑于完善。
拱属于纯压力结构,可以在有大跨度的情形下,将受力转换为各元件的压
应力,而不会有张应力。有时会称为“拱圈作用”(arch action)。当拱结构的受力带到地面时.拱结构会对基地施下一往外的力,称为“拱推力”。当拱的高度下降时,其往外的拱推力也会变大。为了维持拱圈作用,避免拱结构倒塌,需要抑制往外的拱推力,可能是利用内部的拉杆或是外部的支撑,例如
桥台。
理论上,拱可以将所有
结构荷重分解成压
应力而减少消除结构内的拉
应力。因此一些可以有效抵抗压力,但不能抵抗强大拉力、剪应力和扭力的材料,如石材和
混凝土,用拱结构可以跨越很长的长度。
自然界石头也可能形成拱的形状。
天然拱是指因
侵蚀作用形成的拱,不是用人工挖掘或建筑而成,像美国犹他州的
拱门国家公园中就有许多天然拱。