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长城的建筑与长城的军事防御体系布局是相适应的。明朝的长城军事防御体系为：第一，是中央政权的军事机关兵部（或其他由皇帝设置的军机部门）奉皇帝之命掌管长城沿线以及全国的军事。作战时由兵部尚书（相当国防部长）出任总督军务，或另派大臣总督军务。有时皇帝还亲自“出征”。这一机构当然即驻在首都城内，皇帝身边。第二，是在长城沿线所设的军事管理区“镇”。《明史·兵志》上说：终明之世，长城的防御力量很大，“东起鸭绿，西抵嘉峪，绵亘万里，分地守御，初设辽东、宣府、大同、延绥四镇，继设宁夏、甘肃、蓟州三镇，而太原总兵治偏头，三边制府驻固原，亦称二镇”。一共九个镇。每镇设总兵（又称镇守），指挥本镇所辖长城沿线的兵马，平时守卫本镇长城，有警时受兵部或皇帝所派大臣的指挥，救援其他镇的防务。每镇的兵员大约在十万人左右，随着长城防守的需要时有增减。如明隆庆年间宣府镇额兵十五万一千四百五十二名，大同镇额兵十三万五千七百七十八名。九镇兵员共在一百万人上下。镇的总兵所驻地点大多在长城沿线较大的城镇。第三，有些镇在总兵之下又按实际情况分设几“路”防守（明朝初年所设“驿”与路相差不远）。“路”的军事头目一般以守备任之，所驻地点大多在重要的关城地点。如明朝的山海关路，管辖附近十数处关隘，守备即驻在山海关城内。第四，为关城和隘口，这是长城线上的重要据点。管辖附近一段长城的巡防，并支援相邻关隘的防务。重要的关口设守备把守，次要关口设千总把守。守备兵额无定员，根据文献记载：山海关、居庸关、嘉峪关守备所辖兵员均在数百人至千人上下。第五，是堡或小城。这是长城防线上的基本单位。有沿长城的堡，还有长城内外纵深排列的堡。堡内有烽火设备，并驻有守兵，设百总或把总把守。守兵数目由数十人至百人左右不等，看地形而定。第六，是烟墩或墩台。也叫做烽火台，是专门用来传递军情的，台上也有较少的守兵，敌人逼近时进行抗击。第七，是敌台或敌楼。是跨建在长城城墙上的台子。上面可住人巡逻，眺望和打击来犯的敌人。视台大小可驻守兵数人至二三十人不等。
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以上七等长城防御系统的军事力量配置和长城建筑是互相配合一致的。彼此互相配合制约，联系成为一个有机的整体。现将长城建筑分述如下：
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长城城墙 城墙是长城的主要建筑工程，它翻山越岭，穿沙漠、过草原、经绝壁，宛如一条巨龙，飞腾在我国辽阔的大地上。万里城墙把成百座雄关、隘口，成千上万座敌台、烟墩连成一气，成为一项古代建筑工程史上的奇观。历代长城的城墙建筑形式、建筑方法、建筑结构都不完全相同。就是一个朝代的城墙也因地制宜，在建筑结构和形式上各具特点。今以现存比较完整的明长城为例：
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北京居庸关八达岭长城，是明长城中保存完整，建筑雄伟的一处。城墙平均高约七八米，凡是山冈陡峭的地方，城墙就比较低一些，三五米即可，地势较平缓的地方，城墙就比较高一些。城墙内部比较低，城墙外部比较高，目的是为了更好地阻止敌人的来犯，充分体现了“因地形，用险制塞”的原则。城墙墙基平均约六点五米宽，顶部只有五点八米，断面上小下大呈梯形，使之稳定不易倒塌。在墙身里侧的一面，每隔不多远就有一个券门（用砖或石砌成圆形的拱门）。券门内有砖或石梯通到城墙顶上，守城士兵可由此上下。石砌的券门，其拱顶、门框、门槛大都是用石块事先在石场内预制而成，运到现场安装，以便利施工和运输。城墙墙身用整齐的条石砌成，内部填满石块和灰土，非常坚实。
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城墙墙顶，用三四层砖铺砌而成。面上一层用方砖铺砌，下面二三层用条砖铺砌。用纯白石灰砌缝，砌得十分平整严实，野草都很难生根滋长。十分陡峭的地方不便斜铺砖块，就是勉强铺成了，也不便于上下行走。于是，就砌成梯道，以便上下。墙面上宽约四点五米左右，可容五马并骑，十人排行并进。墙顶靠里的一面，用砖砌成高约一米多的宇墙（或叫女墙）。在靠外侧一面用砖砌成高约两米的垛口（即雉堞）。每个垛口的上部有一个小口叫做瞭望口，用来瞭望来犯的敌人。垛口的下部有一个小洞，叫做射眼，是用来射击敌人的。城墙墙面上还有排水沟，用来排除墙面上的雨水，以保护墙身。排水沟外，有一个长长的石槽伸出墙外，叫吐水嘴，以防雨水冲刷墙身。
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以上只是八达岭的长城城墙构造，其他各地长城城墙的形式和结构种类很多。据调查，在东北的辽东长城就有用版筑的夯土墙，利用自然地形在山脊上砌的石墙，用石块垒砌的石垛墙，利用险峻山岭，随山顺势人工劈凿的劈山墙，利用大山险阻作为障壁的山险墙，用柞木编制的木栅墙，用木板做的木板墙等七种。在嘉峪关还有利用山崖设立木榨的崖榨墙，还有利用地形挖成深沟放水灌满以代替城墙的边壕。玉门关汉长城则用红柳枝条与芦苇层层铺砂石的城墙。在《汉书》上记载还有一种虎落、疆落的城墙结构，是用竹篾编制的，就地取材，丰富多彩。
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墙台、敌台 在长城城墙上，隔不多远有一个突出墙外的台子，叫做墙台和敌台。墙台的台面与城墙顶部高低差不多，只是凸出一部分于墙外，外侧砌有垛口，这种突出城墙以外的墙台（也叫马面），在作战功能上起很大的作用。假如没有突出的墙台，在敌人逼近城下登城的时候，城上守兵就不便瞄准，也不便射击。有了突出的墙台若遇敌人登城就可从侧面射击，使登城者受到城上和左右两方的射击。这种墙台是平时守城士卒巡逻放哨的地方。八达岭现在有些墙台还保存有房屋的基础，当时这里建有房屋叫做铺房，以为巡逻时遮风避雨之用。
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敌台即是骑墙的墩台，高出城墙之上，有两层、三层的。守城士卒可居住在里面，并储存武器、弹药以抗击来犯的敌人。这种骑墙敌台是明朝抗击倭寇的名将戚继光所创建。在他的一篇《练兵实纪》中对创建敌台的经过和修筑方法以及用途等都说得很清楚。他说先前的长城比较低薄，很容易倾圮。“间有砖石小台与墙各峙，势不相救。军士暴立暑雨霜雪之下，无所借庇。军火器具如临时起发，则运送不前；如收贮墙上，则无可藏处；敌势众大，乘高四射，守卒难立。一堵攻溃，相望奔走。大势突入，莫之能御。今建空心敌台，尽将通人马处堵塞。其制，高三四丈不等，周围阔十二丈，有十七八丈不等者。凡冲处（即险要处）数十步或一百步一台；缓处或百四五十步，或二百余步不等者为一台。两台相应，左右相救，骑墙而立。”造台的方法：“下筑基与边墙平，外出一丈四五尺有余，内出五尺有余，中层空豁，四面箭窗，上层建楼橹，环以垛口，内卫战卒。下发火炮外击敌人。敌矢不能及，敌骑不敢近。每台百总一名，专管调度攻打。台头、副二名，专管台内军器辎重，两旁主客军士三五十名不等。五台一把总，十台一千总，节节而制之。”
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《明史·戚继光传》上也说，自从嘉靖以来，长城虽然已经修了，但是未建墩台。继光巡行塞上，议建敌台。略言“蓟镇边垣，延袤二千里，一瑕则百坚皆瑕，比来岁修岁圮，徒费无益。请跨墙为台，睥睨四达。台高五丈，虚中为三层，台宿百人，铠仗糗粮具备。令戍卒画地受工，先建千二百座”。现在从山海关到居庸关这一带的长城城墙上跨墙敌台，即是从戚继光开始，陆续修建的。还有一种敌台称作战台，规模较大，储存武器也较多。上面文献所记能住百人的就是这种战台。
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烽火台 也称作烽燧、烽堠、烽台、烟墩、墩台、狼烟台、亭、燧，等等。汉代称作亭、燧，有时亭燧并称，唐宋称作烽台，明朝称作烟墩、墩台，等等。是利用烽火、烟气以传递军情的建筑。如遇有敌情，白天燃烟，夜间放火。烽火台的形式是一个独立的高台子，台子上有守望房屋和燃烟放火的设备，台子下面有士卒居住守卫的房屋和羊马圈、仓房等建筑。台子的建筑材料和结构与长城一样，有用土夯的，有用石块砌的，也有用砖石合砌的，等等。烽火台的位置大约有四种：一是在长城的两侧，紧靠长城；二是在长城以外向远处伸展的烽火台；三是在长城以内向王朝首都联系的烽火台；四是与相邻的郡县、关隘、军事辖区“镇”相联系的烽火台。大约每十里左右，选择易于互相瞭望的高冈、丘阜之上建立。
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汉朝的烽火台在台子上竖立一个高架子，上面挂着一个笼子，笼子内装着干柴枯草，如果发现敌人来犯，夜间放火叫做“烽”。在台子上还堆放许多燃烟的柴草，白天燃烟，叫做“燧”，所以叫做烽燧。“烽燧”或“亭燧”的制度，除了文献记载外，自从在敦煌、居延的烽燧遗址中发现汉简之后，已经比较清楚了。
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汉代竹简中说明烽燧建筑的有：
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高四丈二尺，广丈六尺，积六百七十二尺，率人二百二十三尺
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二人削除亭东面，广丈四尺，高五丈二尺
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二人第一人△△△草涂内屋，广丈三尺五寸，积四百五尺，率人二百二尺五寸
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说明烽燧人数和任务的有：
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二月庚辰四人其一人常候，其一人疾其二人积薪十日，率日致△△△薪二里
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己酉骑士十人，其一人候，人作百五十墼，其一人为养，八人作墼，凡墼千二百
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从这两简中看出烽燧人数有五六人和十多人。其中有燧长一人。戍卒平日的任务必须有一人守望（简中的候），其余作修建，收集柴草等工作，还拿出一人专做炊事工作。
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关于报警方面的有：
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扁书亭燧显处，令尽讽诵知之，精候望，即有烽火亭燧回度举毋必
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亭燧第远，昼不见烟，夜不见火，士吏候长驰相告，无燔薪以急疾为故
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望见虏一人以上入塞，燔一积薪，举二烽，夜二炬火。见十人以上在塞外燔举如一人，须扬。望见虏五百人以上，若攻亭障，燔一积薪，举三烽，夜三炬火，不满二十人以上，燔举如五百人同品。虏守亭障燔举，昼举亭上烽，夜举离合火，次亭燧和燔举如品。
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关于烽燧设备的有（居延汉简）：
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长杆二。皮置枲草各一毋阁。羊头石五百。布蓬三。楼堞四。汲荫二。木置衣三。夆垒三。枪四十。布表一。木椎二。大积薪三。弩长臂三。破釜一。小苣三百。鼓一。石戊二篇一。药盛橐四。
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