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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078200]
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十二 建筑与桥梁技术
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中国古代建筑以木结构建筑为主体的结构形式，发展到宋辽金元时期，达到了纯熟和高度发展的阶段。其中无论是城市建设的变化，还是砖塔建造的新成就，木构建筑的发展，以及《营造法式》反映的木构建筑技术，还有桥梁建筑技术等等都达到了新的高峰。
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城市建设的变化
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北宋东京城（今开封）是一座南北略长的长方形都城。中心部位为宫城，周围20里，又有内城与外城，共3层，外城周围40里，计有城门12座、水门6座。有汴河、蔡河、五丈河、惠通河等流经城区，河道和街道交叉处建造有各式桥梁，单汴河上就有13座。东京城商业和手工业特别繁盛，人口不断增加，最多达到120万人，引起城市的很大变化。在城市建筑上打破了唐代里坊和夜禁的制度。在大街上建立了商店，出现了商业街，也有的商业街与住宅相互交叉。街道两边二层楼房很多，临街建楼，建设酒店等。商业活动早晚不停，经常有夜市，十分热闹。在城防工程上，比前代更加严密，外城城壕宽十多丈，每个城门都建设瓮城，跨河部位建立铁闸门；城墙每百步设马面、战棚，十分严谨。它是10世纪至12世纪间世界上最大的城市。
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南宋建都在临安城（今杭州），是当时四大海港之一，到南宋末，人口达124万，超过北宋的东京城。临安的结构布局没有汴京的雄伟气派，宫殿庙堂也没有宏大的建筑，但城内总体布署细巧繁缛，店铺林立，商业茂盛。全城东西狭，南北长，城二重，城北城南码头市最繁盛。钱塘江边六和塔兼作指航灯塔，标志着海运与外贸的繁盛。其时房屋建筑由简趋繁，如从正方形、长方形的平面布置发展为凸字形，又发展为工字形、王字形等等。临安也有不少高层建筑。城内醋库、酒肆极多。临水房屋除湖房外，还有塌房（货栈），各种形式、用途的房屋建筑高低错落、起伏变化，很有特色。
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元大都（今北京）平面接近正方形，有城郭两重，宫殿平面用工字形。建筑结构和形式承宋代旧制，但在砖石结构、材料和装饰方面有所创新，又采用了许多少数民族的建筑造型，如盝顶殿（瓢状）和“畏吾儿（维吾尔）殿”、“棕毛殿”等则是完全新的式样。在宫廷布局方面进一步发展了“千步廊”。城市街坊又恢复了宋以前的坊里封闭制度。
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《营造法式》反映的木构建筑技术
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在长期建筑实践的基础上，北宋时对建筑技术进行了新的总结。熙宁年间（1068—1077）开始组织编修建筑技术的规范，元祐六年（1091年）编成《元祐法式》，但因该书“只有料状，别无变造用材制度，其间工料太宽，关防无术”，故由李诫重新编修。
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李诫字明仲，管城县（河南郑州）人，生年不详，卒于1110年。他在任将作监期间，用了6年时间，于1100年编成《营造法式》一书，1103年刊行。全书共36卷，357篇，3555条，对历代工匠传留的经验以及当时的建筑技术成就作了全面系统的总结，是当时中原地区官式建筑的规范。李诫任职将作监期间主持过十几项巨大的建筑工程，又能亲自和工匠们一起逐项地进行比较研究。所以，《营造法式》一书的编写，对当时和后世建筑技术的进步，都有相当大的贡献。
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关于建筑工程作法、定额等，《营造法式》虽然是带有法令性质的专书，属于条例、规范一类，但它比《元祐法式》有很大的进步。《元祐法式》只有一定之规，遇有“营造位置尽皆不同”时，就无可依据。针对这一缺点，李诫将“有定式而无定法”作为编书的方针，特别注意“变造用材制度”，从而纠正了《元祐法式》“只是料状”的缺点，使之适应建筑构件尺寸大小，因不同情况变化多端的客观实际。书中一方面依据一般情况指出一定的范围，另一方面又依据特殊的情况留有活动的余地。如门窗只规定总尺寸的范围，细部尺寸则“以门每尺之高积而为法”，以此为法则，求出每个构件的大小；对于柱高、开间、进深，仅提出“柱高不越间广”等原则，而不作具体规定。又如柱础规定“方倍柱之径”，而厚度则分三种范围分别规定，使柱础有一定的强度。这些都是广泛吸收工匠们的经验，总结出来的比较合理的规范。
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图文并茂是该书的一大特点。它用6卷的篇幅绘出详图，共有房屋仰视平面图、横剖面图、局部构件组合图、部件图、构件构造图、彩画、雕饰图、施工仪器图等多种，具备了丰富的形象画图，让使用者一目了然，便于施工的顺利进行。
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该书将“材分八等”，标明了我国传统的“以材为祖”的木结构的各种比例数据，揭示出我国传统的木工特点。从《营造法式》能体现出宋代人们对建筑力学有关问题的认识水平。当时已能分辨受力和非受力构件，对于梁的受弯情况也有所认识；对于受剪情况，在当时条件下，认识尚不足。《营造法式》的大木作制度，充分表现出我国传统的木结构体系的特点：对于构架的侧向稳定性、纵向稳定性，以及结构的整体性的增强，都予以极大的重视和认真的讨论，并采取必要的措施。如屋顶的做法有利于抗震。这些特点具体地说明了我国古代木构建筑的构架体系，到宋代已经达到纯熟的程度。其中的小木作制度，则表明了木装修也已进步到新的水平。
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该书是宋代建筑技术向标准和定型方向发展的标志，表明这时的建筑工程更加严密、完善化了。
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砖塔建筑技术的进展
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宋代在全国各地建筑了数量众多的砖塔，形成了我国砖塔发展的第二次高潮。宋代砖塔平面多采用八角形，个别的为六角形，极少数仍然沿用方形。外观式样以楼阁式为主；它的内部结构进一步改革。形制丰富多样，计有壁内折梯式，这是宋代砖塔极为普遍的作法，包括回廊式（以苏州大报恩寺塔为代表）、穿壁式（以九江能仁寺塔为代表）、穿心式（以定县开元寺塔为代表）、旋梯式（以开封祐国寺塔为代表）。砖木混合结构，江浙一带的都是这种式样；江西湖南一带的塔则多以砖石混合结构为主。这些结构形式的变化均是宋代的新创造。
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唐代砖塔都采用空筒式结构，用木梁板做楼层，其横向结构极差，若遇火灾，木楼层烧毁，上下就成为一个空筒，更不稳固；如遇地震，极易倒塌。当宋代建砖塔时，即吸取经验，将空筒式结构改变为外壁、楼层、塔梯三项连为一体的形式，使得每层都有固定的楼层，从而增加了横向拉力，使砖塔坚固稳定。至今还有许多宋代砖塔存留下来，便是这种结构优越性的明证。这种结构方式对明代建塔技术有着深刻的影响。
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辽代应县木塔
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山西应县佛宫寺释迦塔，已有九百多年的历史，它是世界上现存最高的古代木构高层建筑。木塔塔身八角、九层，外观是五层（有四个暗层）、六檐（底层为重檐）。自地面到塔顶高达67.31米。塔下有两层砖筑基台，上层八角形，下层方形。在上层八角形台基上布置了内外槽柱及副阶（外廊）前檐柱。内外槽转角柱都是双柱，所有的柱子用梁枋连接成筒形框架。底层以上是平座暗层，暗层以上是二层，再上又是平座暗层，如此更相重叠直到五层为止。多层柱子叠接而上，每层外檐柱都与下层平座层柱同一轴线，但比下层外檐柱向塔心退入约半柱径，形成了各层向内递收的外形轮廓。平柱层外檐柱立在下层斗拱所挑承的梁上。
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在暗层内可以看到内外槽柱子之间用斜撑、梁和短柱组成的复梁式木架，这实际上形成了一道平行桁架式圈梁。内环又叠置四层枋子组成的井干式圈梁。在一圈内槽柱当中安装佛像，不能拉联，所以各暗层用斜柱，使整个暗层形成一个牢固的构架。这样，整个塔身就含有四道刚性构架。这种结构方式使整个塔身的稳定性大为增加，从而增加其抗风抗震的能力。这些都反映了辽代高层建筑的卓越成就。应县木塔经受住了元明两代多次地震的考验，仍巍然屹立，与这种新型结构方式所具有的稳定作用有着密切的关系。
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应县木塔结构上还有一些技巧，如四个斜方向、两次间的柱间原有剪刀撑，以荆笆抹泥封护，它既能增强结构强度，又形成了虚实对比（门窗为虚，荆笆抹泥为实）。又如，由于楼梯处不能安置斜撑而形成弱点，为了使弱点分散，采用了沿塔身螺旋上行的办法，每隔一面安置一道扶梯，这样就避免了弱点集中，不至于形成更大的虚弱环节。再如上下各层内槽柱都放在同一个轴线上，八根轴线略向塔心倾斜，从整体来看，下大上小，各层向内递收，既符合结构稳定的要求，又使塔身总体造型显得稳重大方。可以说，应县木塔是将结构构造和建筑造型有机统一起来的典范。塔的细部构造也表现出了优秀的手法，斗栱式样富于变化，共采取了六十多种辽式斗拱，极其丰富多彩，这也显示出当时建筑技术的高超。
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图7－23 应县木塔剖面图
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元代木结构技术的新发展
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保留到今天的元代木构建筑实物——殿堂，还有百余座。它们大部分分布在山西、陕西两省。从总体上看，它们可分为两大类：一种是传经式，一种是大额式。传经式就是沿袭唐宋以来的木构梁架的结构形式，只是在用料上有所减少。大额式是元代的一种新创造，它采用了移柱与减柱的方法，达到了扩大殿堂内部空间的效果。
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