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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078158]
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九 建筑、交通及纺织技术
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秦汉长城
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万里长城是世界建筑奇迹之一，它以雄伟壮观、工程浩大闻名于世。长城的修筑是从战国时期开始的，它是为防御北部游牧民族南侵和各诸侯国之间进行自卫而兴建的。秦始皇统一中国以后，为了防范匈奴的突然袭击，把燕、赵、魏等诸侯国的长城连接起来。用三十万人力连续十多年，筑成了西起甘肃临洮（今岷县），沿黄河到内蒙古临河，北达阴山，南到山西雁门关、代县、河北蔚县，经张家口东达燕山、玉田、辽宁锦州并延至辽东的万里长城。
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汉代除重建了秦长城外，又修筑朔方长城（内蒙古河套南）和凉州西段长城。后者包括北起内蒙古额济纳旗居延海，沿额济纳河到甘肃金塔县北的北长城；从金塔县经破城子、桥湾城到安西县的中长城和从安西县经敦煌城北直达大方盘城、玉门关进入新疆的南长城。它们是汉武帝时期开始修筑的。据居延出土的汉简记载，长城的修筑“五里一燧，十里一墩，卅里一堡，百里一城”，这同实地考察的结果大体相符。
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秦汉长城的遗迹至今仍历历可寻。据考察，秦长城多就地取材，用夯土筑成。从敦煌西南玉门关一带汉长城看，墙身残高4米，下部宽3.5米，上部宽1.1米，也是用土夯成，距地面50厘米开始铺纵横交错的一层芦苇，厚6厘米，作为防碱夹层，可使墙身坚固，不易倒塌。在金塔县和额济纳旗，还存留烽火台二百多座，台平面呈正方形，每边17米，高25米左右，蔚为壮观。它也是由夯土或土坯筑成，施工中亦采用芦苇。至今仍有许多烽火台除四角剥蚀外，其余部分都还完好。
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秦汉长城雄踞于我同北部河山，绵延万余里，构成了一个比较完整的防御体系，无论对抵御匈奴等游牧民族的侵扰，还是为保证丝绸之路的畅通，都起了重要的历史作用。而在如此辽阔的地域，在崇山峻岭、流沙、溪谷之间，构筑如此庞大、艰巨的工程，表现了中华民族的磅礴气概和聪明才智，也反映了当时测量、规划设计、建筑和工程管理等的高超水平。
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木结构与砖结构技术
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战国时期已经盛行的高台建筑，仍是秦和西汉时期宫殿建筑的主要形式。所谓高台建筑是一种夯土和木结构相结合的建筑形式，它把许多单体建筑聚合在一个阶梯形夯土台上。如秦代建成的咸阳新宫、朝宫等都是在夯土台群上修建的庞大宫室殿屋群，周围修筑高架的道路（“阁道”）同其他的“离宫别馆”相通，极其华丽壮观。秦于公元前230年开始兴建新宫，前后经十年的时间，先建成信宫，作为咸阳各宫室的中心，随后又建成甘泉宫、北宫等，构成了一组大建筑群。“秦每破诸侯，写仿其宫室，作之咸阳北阪之上”【38】，所以，咸阳新宫吸取了六国建筑的不同形式特征，可视为战国以来宫殿建筑的集大成的产物。公元前212年，秦始皇又兴建一组规模更为庞大的建筑群——朝宫，其前殿即著名的阿房宫，“先作前殿阿房……上可坐万人，下可建五丈旗。周驰为阁道，自殿下直达南山，表南山之颠以为阙。为复道，自阿房渡渭，属之咸阳”【39】。这些宫殿大都采用了高台建筑的形式，西汉时期在长安城先后修建许多宫殿的形式也是如此。
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在西汉时已出现的多层建筑，到东汉时期得到了迅速发展。从出土的明器、画像砖和铜器上，用木架构成的多层楼阁和封建坞壁的门楼、望楼等，就是这一建筑形式的生动说明。这是在梁柱上再加梁柱的迭架技术的应用，表明了木结构技术的重大发展，奠定了后世木构高层建筑技术的基础。
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中国古代建筑特有的“斗拱”结构（“斗”是斜方形垫木，“拱”是弯长形拱木），在战国时期已经出现，在汉代又有很大发展。其形式多样，有直拱、人字拱以及单层拱、多层拱等。四川乐山汉代崖墓的斗拱就有六七种式样的曲拱。斗拱与挑梁、斜撑同时发展，既用以承托屋檐，也用以承托平座，是建筑结构本身的一个重要组成部分。“斗拱”结构的出现，说明已有了关于合力、分力等经验性力学知识。
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图4－13 山东高唐县出土的东汉多层绿釉陶楼阁（明器）
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建筑的屋顶也出现了多种形式，如四坡顶、歇山顶、卷棚顶、悬山顶、四角拈尖顶等，具有丰富生动的造型特征。
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砖与砖构技术，在秦汉时期也得到了很大发展。西周已出现了铺地砖与瓦，从而开辟了新的建筑材料和结构领域，对于建筑质量的提高有着重要的意义。战国时期出现的空心砖和小条砖，到秦汉时期已被大量用作建筑材料。由于小条砖具有制造容易，承重性强，砌筑方便，可灵活应用等优点，到西汉晚期最终取代了空心砖。秦汉时期小条砖逐渐趋向模数化，长、宽、厚的比例约为4∶2∶1，使在垒砌墙体时，可灵活搭配。为了防止砖块脱落，人们还创造了榫卯砖、企口砖、楔形砖等。这些都是人们在实践中取得的科学合理的方法。
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图4－14 建筑屋顶示意图
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初期的砖砌法，砖与砖之间缺乏联系，经过不断实践与总结经验，砖墙的砌法就朝着相互拉结的方向发展，使得砖墙有较好的整体性，既稳固，又能承受压力和推力。在战国时期已出现的数种垒砌技术的基础上，秦汉时期更有式样新颖的垒砌新技术的出现，使墙体既坚固又美观。关于砖顶结构，两汉有重大的发展。西汉中叶盛行筒拱结构，用条砖，其特点是二边支承；西汉末年出现了拱壳结构，特点为四边支承，它是由拱顶平面为十字交叉、等高的两个筒拱相互贯通穿插而成，充分发挥了砖材耐压的性能。在施工技术上采用了无支模施工法。虽然当时拱壳的跨度不大，但其结构性质，仍与现代的双曲拱砖扁壳类同。东汉时期出现了一种新的砖结构形式——迭涩结构。它保持了拱壳结构的外形，采用上下砖之间的砖缝成水平的逐层出挑成顶的方法。这种砌法较之不断地改变砖缝面角度的拱结构，在施工上要简便得多。所以该结构的出现，乃是探索一种简便的砖拱结构施工方法的结果。
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驰道与栈道
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驰道和栈道的修建，是秦汉时期规模宏大的筑路工程，对于陆路交通的发达，促进经济文化的交流，具有重大的意义。
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秦始皇统一中国后，下令筑驰道。以咸阳为中心的，计有东方大道（由咸阳出函谷关，沿黄河经山东定陶、临淄至成山角）、西北大道（由咸阳至甘肃临洮）、秦楚大道（由咸阳经陕西武关、河南南阳至湖北江陵）、川陕大道（由咸阳到巴蜀）等。还有江南新道，南通闽广，西南达广西桂林；北方大道，由九原（今包头）大致沿长城东行至河北碣石，以及与之相连的从云阳（陕西淳化）至九原的长达一千八百余里的直道，等等。1974年，在伊克昭盟发现了长约百米的直道遗迹，路面残宽约22米，断面明显可见，现存路面高1米至1.5米，用红砂岩土填筑。从直道遗迹可以看到南北四个豁口遥遥相对，连成一线，这同《史记·蒙恬传》所载“堑山堙谷，通直道”的记载正相吻合。由此可见驰道工程的庞大和艰巨。
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栈道的修筑始自战国时期。公元前三世纪，秦国为了开发四川，就修筑了栈道，正如蔡泽所说“栈道千里，通于蜀汉，使天下皆畏秦”【40】。到西汉前期已有嘉陵故道、褒斜道、骆道和子午道四条通蜀的栈道。其中褒斜道长五百余里，路面宽3～5米不等。栈道盘旋于高山峡谷之间，因地制宜采用不同的工程技术措施，或凿山为道，或修桥渡水，或依山傍崖构筑用木柱支撑于危岩深壑之上的木构道路，表现了在筑路工程中，适应十分复杂的地形条件的出色的技术能力。栈道是川陕间的交通干线，历代屡屡修建，在经济文化交流和战略方面都发挥了重要的作用。
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陆路交通的主要工具是各种车辆，大多为两轮车，其设计因不同的用途而异，有的适于载重，有的利于速行，有的轻便舒适。还有灵活适用的独轮车和稳定性强、载重量大的四轮车等。辽宁辽阳西汉遗址出土有铁车（车轴承）、车锏（铁圈）等物，说明汉代已在车轴上加铁圈，使铁与铁相磨，其间加上油脂润滑，增强了车轮的牢固性，减少了车轴承的摩擦力。
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水路交通与船舶技术