在畜牧养殖领域，拱形屋面结构因其独特的力学特性和空间优势，已成为改善牛羊圈舍采光的重要技术手段。这种设计不仅能够提升动物福利，还能降低人工照明能耗，实现生态与经济效益的平衡。
与传统平顶结构相比，拱形屋面通过曲面反射可实现更均匀的光线分布。当阳光以不同角度照射时，曲面能有效将直射光转化为散射光，避免圈舍内出现强烈光斑与昏暗区域并存的现象。实测数据显示，在相同透光材料条件下，拱顶结构的自然光利用率比平顶结构高出约30%。
实现理想采光效果需要科学设置拱高与跨度比例。研究表明，当拱高达到跨度的1/4至1/3时，既能保证结构强度，又可使正午阳光透过最高点天窗直达圈舍中央。同时，南北走向的拱轴设计能够最大化利用晨昏时段的低角度光线，延长有效采光时间2-3小时。
透光材料的选择同样重要。建议采用双层聚碳酸酯板作为拱顶覆盖材料，其透光率保持在70%-80%为宜，既能满足采光需求，又不会导致夏季过热。某示范基地实测表明，这种配置可使圈舍内平均照度维持在150-300勒克斯，符合牛羊生长所需的光环境标准。
针对不同季节的光照特点，可在拱顶设置可调节遮阳系统。夏季通过活动遮阳帘减少直射光带来的热负荷，冬季则完全打开以获取更多阳光。吴仕宽团队的研究案例显示，这种动态调节方式可使圈舍冬季温度提升3-5℃，同时降低夏季降温能耗约25%。
值得注意的是，拱形结构应与侧墙采光带协同设计。在距地面1.5-2米处设置条形采光窗，配合顶部透光拱顶形成立体采光系统。这样不仅能改善角落区域的照明，还能促进空气对流，实现采光与通风的双重优化。
实践中发现，采用渐变形拱结构能更好地适应不同地域的光照条件。高纬度地区可适当加大拱高比例以捕捉更低角度的阳光，而多雨地区则可结合弧形排水槽设计，在保证采光的同时提升屋面排水效率。
