《人类科学技术史-182》中国隋唐宋元时期建筑技术

中国隋唐宋元时期建筑技术

隋唐时期，以木结构为主的古典建筑体系日趋成熟。在都城建设方面，建成了规模宏大、布局严整的长安城；在土木工程方面有长达4000余里的京杭大运河；桥梁建筑有世界上最早的大型敞肩拱桥——赵州桥；其他如园林、寺塔建筑也达高了很高的水平。这些都标志着中国古典建筑技术的成熟。

隋唐的都城建筑技术在当时世界各国中是第一流的，其中长安城的改建更是中外称誉。隋开皇二年(公元582年）六月，隋文帝鉴于汉长安城狭小，不能满足当时社会政治、经济发展的需要，命令高颍、宇文恺等人在长安城东南的龙首山兴建大兴城。兴建大兴城的工程虽然是由高颍挂名负责，但整个工程的规划设计是由著名建筑学家宇文恺完成的。

宇文恺(555-612)，字安乐，一生主持过许多大的建筑工程，曾在隋炀帝时升职为将作大臣、工部尚书，总土木之政8年之久。宇文恺在设计过程中"博考群籍、研究众说"，并用"一分为一尺"的比例(即1：100)设计了明堂图样，做了木制模型。这是已知的中国最早的按比例绘制建筑图纸，是中国建筑技术的一大突破。

宇文恺主持修建的大兴城是一个由许多方块组合起来的体系。全市分为九个区，成"井"字形，区与区之间交通十分便利。为了解决城市供水排水以及环境美化的问题，宇文恺根据当时的地理环境和河道情况，开凿了永安渠、清明渠和龙首渠，三渠都经宫苑后再注入渭水。渠两边种植柳树，景致十分宜人，有"渠柳条条水面齐"之称。大兴城的建设还考虑了防卫问题，在城防方面利用相间的城壕组成防卫体系。

隋大兴城如此庞大的工程要求规划、设计、人力、物力的组织管理相当精确和严谨，还要认真考虑地形、水源、交通、军事防御、环境美化、管理以及经济文化等多方面因素。大兴城从公元582年6月开始兴建，当年12月就基本完成，第二年3月迁入使用，前后历时仅9个月。其建筑速度之快，充分显示了当时中国当时经济力量和科学技术达到了很高的水平。唐代又继承营建，蔚成大观，重又易名为长安。隋、唐长安城规模宏大，人口众多，是当时世界上最大的城市，为后世城市建设提供了典范。

长安城的设计者宇文恺在建筑学上的另一贡献是建造了观风行殿。他采用大量制作标准化预制件的方法，实行建筑装配化，大大提高了建筑速度。据说观风行殿的构造特点是"可离合为之"，随装随拆，速度之快，"有若神功"。而且"下施轮轴"，可往来移动。隋炀帝巡幸西北边隆时，曾经设了可容纳数百人的观风行殿，"戎狄见之，莫不惊骇"。

隋唐时期，中国传统的以木结构为主的建筑技术已然成熟。唐代五台山佛光寺东大殿建于大中十一年(公元857年），是中国现存最早的木结构建筑。大殿面阔7间，进深4间，由立柱、斗拱、梁枋组成梁柱式的构架。殿内外柱列和梁坊互相联结，组成一个稳固的整体，并以柱的侧脚加强构架和榫卯结合。殿的外檐斗拱使用下昂和横拱，形制雄壮有力。内柱上使用偷心拱上承平阇(小方格式），殿内显得整洁明亮。屋项的曲线轮廓由各层纵横的大小梁坊和檩条标高的变化形成，出檐深远。采用宏大的斗拱承托，给人以屋顶厚重有力的感觉。佛光寺东大殿有一套明确完整的构架体系，反映了唐代木结构建筑技术的成熟。

隋唐建筑，以匠心独运的石拱桥建造技术最为驰名中外。建于隋开皇中期(591-599)的安济桥，俗称赵州桥，横跨在河北赵州(今赵县）洨河之上，是现存最早的大型石拱桥。桥全长50.82米，拱券净跨度37.37米，桥面宽9米，桥脚宽9.6米。设计者隋代工匠李春为了减低桥梁坡度，提出了割圆式桥型方案。安济桥的拱矢只有7.23米，大大小于半径，与拱的跨度比约1：5，属于坦拱，极大地便利了交通。李春最辉煌的功绩还在于对"拱肩"实行的改造。他把以往拱桥中常用的实肩拱改为敞肩拱，在桥的两侧各建两个小拱作为拱肩，这是世界"敞肩拱"桥型的开端。敞肩拱不仅可以减少主拱圈的交形，提高桥梁的承载力和稳定性，而且敞拱肩比实拱肩节约原料，又减轻桥身的自重，从而减少桥台对桥基的重直压力和水平推力。此外，汛期中还有协助泄洪的作用，建筑形象也比较美观。安济桥以首创的敞肩拱结构形式，精美的建筑艺术，标新立异的建筑技巧，在中外桥梁史上有着举世瞩目的地位。

宋元建筑处在自唐风格向明清风格转化的过程中。因此这时期的建筑既不象隋唐那样朴拙雄浑，也不似明清的浮艳华丽，而是于雄壮中带些纤巧，虽巧丽而不离于雄浑。宋元时期的建筑技术日趋成熟，其中城市建设、《营造法式》反映的木结构建筑技术、以及桥梁建筑技术都达到了新的高峰。

北宋时期汴京城(今河南开封）商业和手工业特别发达，人口多达120万，是10至12世纪世界上最大的城市。汴京城是一座南北略长的长方形都城，中心部位为宫城，周围20里。又有内城和外城共3层，外城周围40里，共有城门12座，水门6座。汴河、蔡河、五丈河、惠通河流经城内，河道和街道交叉处建有各种桥梁，仅汴河上就有13座。汴京城在城市建筑上打破了唐代里坊制度，居民坊巷由封闭式变为开放式。城内出现了商业街，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，建设商店等。商业活动早晚不停，经常有夜市，十分热闹。汴京城对城市防火和绿化比较重视，公共游乐场所也有所增加。这表明，汴京已是一座新型城市。由于宋代战乱频仍，城防工程也极为严密：外城城壕宽10多丈，每个城门都设瓷城，跨河部位建立铁闸门，城墙每百步还设马面、战棚。此外，南宋的临安城(今浙江杭州）、元大都(今北京）城市建筑也很有特色，是当时世界上最繁华的城市。

由于中国有着长期的建筑实践，北宋时对建筑技术作了一次总结。熙宁年间(1068-1077)开始组织编修建筑技术的规范，于元佑六年(公元1091年）完成了《元佑法式》的编写。可惜该书"只有料状，别无变造用材制度，其间工料太宽，关防无术"。因此李诫在哲宗绍圣四年(公元1097年）奉敕重修。

李诫(-1110)字明仲，管城县(今河南郑州）人。他在任将作监期间，用了3年时间，于1100年编成《营造法式》一书，1103年刊行。《营造法式》对历代工匠流传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。李诫在将作供职13年，亲自主持过一系列大工程的修建，而且他不耻下问，亲自和工匠们一起逐项推敲研究建筑技术。因此，《营造法式》成为一代定制，不朽之作。

《营造法式》正文34卷。其中《总释》、《总例》2卷，内容主要是统一名称，统一文例，使有关建筑的专有名词和术语标准化；又有《制度》13卷，叙述木、石、砖、瓦、泥、彩绘等诸作活计的规格、形制和作法；《功限》10卷，叙述估计工期或制订工程定额的法则；《料例并工作等第》3卷，叙述工程用料的估算法，并根据活路的复杂程度对各工种(木、石、砖、瓦）内部进行等级划分。书中李诫根据"有定式而无定法"的编书方针，使建筑工艺标准化。最后是6卷图样，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、彩图、雕饰图、施工仪器图等多种，让使用者一目了然，便于施工。《营造法式》标志着宋代建筑技术向标准和定型方向的发展，贡献很大。

宋元时期桥梁建造技术已经纯熟，出现了不少技术上的突破。仅按结构分，出现了拱桥、梁桥、悬桥、伸臂桥、开会桥数种。如果这些形式经过组合变幻，还能生出许多巧妙的新形式。宋元时期桥梁建筑兴盛的原因是与工商业发展的需要密切相关的。这时期建造的桥梁数量很多，特别是在宽阔水面造了不少大中型桥梁，形成了中国历史上的一个建桥高潮时期，在桥梁史上占有很重要的地位。其中最著名的桥梁有泉州洛阳桥、汴京拱桥和金代中都(北京）的芦沟桥等。

泉州洛阳桥在今福建省泉州市晋江、惠安两县交界的洛阳江入海处，宋名万安渡石桥。桥长360丈，宽1.5丈，分47孔，建于北宋仁宗皇佐五年(公元1053年）四月，嘉祐四年(公元1059年）十二月竣工，由泉州知州蔡襄主持修造。洛阳桥位于洛阳江入海口，江面开阔，水急浪高。为了解决桥梁基础问题，建造时首创了"筏形基础"的方法：在江底抛掷数万立方巨石，筑成宽20米、长1里的石堤，然后在石堤上建筑桥墩。为了解决桥基和桥墩的联结稼固问题，建桥工匠们巧妙构思了"种蛎固基"的方法，利用海生动物牡蛎的石灰质贝壳附着在石块间繁殖生长的特性，在桥墩和桥基间大量种植牡蛎，使桥墩、桥基的石块通过牡蛎壳相互联结成坚固的整体。桥梁的安装采用了"浮运法"：先用船载石梁到桥下适当位置，潮落时，将石梁稳置在桥墩上。洛阳桥的建造凝聚了中国古代劳动人民的智慧，其中创立的许多方法，至今在桥梁工程中还广泛地使用着。

汴京(今河南开封市）虹桥建于北宋，是这一时期木拱桥的代表作。用木梁相接成拱，不用支柱，既易架设又便于通航。虹桥的组合是以木梁交叠而成，是一种"叠梁拱"，又称之为"虹梁结构"。其整体造型轻盈，犹如飞虹飞越河上，构造又比较简单，构件能按尺寸预制，装拆都很迅速便捷。这种长跨径木桥是桥梁建筑中的杰作，在世界桥梁史上也是十分罕见的。

芦沟桥在北京西南郊，约建于金世宗大定二十九年(公元1189年），此后曾多次重修。芦沟桥为联拱式石桥，造型美观，坚实稳固，沿用至今。曾被马可.波罗誉为"世界上最好的、独一无二的桥。"