中國拱橋的力學 不用釘子也能負荷十倍負重

woff

釘子易生鏽、鬆動，維修成本高，使用力學結構竟然可以直接依靠木頭搭建超強結構。

說到力學，這個結構則是運用了拱形本身具有的上推力量，來承受人體的重力，同時也具有美學作用。但必須精確計算木材間的接合，來造成上述的推力，一旦計算錯誤，不但無法承重，整個結構更會解體。

拱形結構的圓心在結構下方，因而向心力方向向下，這樣就使得自身重力mg與支撐力N1的合力向下，即支撐力小于重力，也就是拱形結構耐重。F=Mg-N1，所以 N1=Mg-F。凹形結構的圓心在橋上方，因而向心力F就向上，這就使重力Mg與支持撐力N2的合力向上，即支撐力大于重力。


拱形是一種很特別的結構，它可以將拱頂所負載的重量，傳遞到兩側；以拱橋為例，用來做橋的石材，本身是很重的，但是這個重量會被分散到兩邊的拱柱，因此，拱形特別的耐重、堅固，難怪建築師們喜歡把拱形用在橋樑、拱門或大型建築的屋頂上。

近日在抖音上的一個影片，連榫接都沒做，透過拱橋的力學原理，就搭起了承受一個成年男子和一張椅子的重量，而且相當穩：



是不是很神奇，除了拱橋的力學外，讓我們再多學一些關於榫的知識：

榫卯，被稱為「歎為觀止」的祖先智慧，是傳統木藝的靈魂，誕生在7000多年前的河姆渡新石器時代。在古代，曾出現過很多採用榫卯結構建造而歷經千年不倒的建築傳奇。這項獨特的工藝創造，榫卯結構也蘊含了古人的哲學智慧。

榫，剡木入竅也。俗謂之榫頭。亦作筍頭。榫卯（sǔn mǎo）是在兩個木構件上所採用的一種凹凸結合的連接方式。凸出部分叫榫（或榫頭）；凹進部分叫卯（或榫眼、榫槽）這是古代中國建築、家具及其它木製器械的主要結構方式。

榫卯結構極其複雜，往往凝聚著木匠的奇思妙想及獨具匠心。榫卯結構工藝之精確，扣合之嚴密，間不容髮，有天衣無縫之感。

榫卯結構影響深遠，至今古典紅木家具中依然發揮著不可替代的作用。棄用其他任何非木質材料，能工巧匠們利用各種木聯結來解決拼接、定向、移動、旋轉等結構。其巧妙的力學原理運用和結構學知識的駕馭令人驚嘆！

豎向和橫向結構相互搭接，採用的是木楯銜接工法。

在現代化發展中，丟失了很多寶貴的傳統工藝。對傳統工藝最好的保護，並不是把它劃歸到非物質文化遺產，而是讓它融入我們的生活中。



文章出處