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第23节

世界中世纪科技史-第23节

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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 


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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 


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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。” 

      (5)冶金技术 

     近年来,考古发现了大量的唐代金银器饰。这些器饰尤其银器质地优良, 

这表明隋唐时期冶银术的进步。 

     中国含银的辉银矿(AgS)往往与方铅矿(pbs)共生。因此,中国古代 

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的银往往是从含银的辉银矿和方铅矿的共生矿中,先炼成粗铅,再提炼出银。 

根据1971年发掘的章怀太子李贤墓中6块炼银渣块的化验分析,以及宋代赵 

彦卫的《云麓漫钞》记载,有人推测唐代采用的可能是“吹灰法”的工艺: 

先采取黑色银矿石——辉银矿,然后根据铅和银能互相熔解的特性,在炼银 

时“入铅”,即加入足够的金属铅,在冶炼中把矿石中的银全部析出,再利 

用铅的比重较大,而与渣滓分离,然后继续炼铅银合金,使铅氧化生成氧化 

铅(PbO),从而析出银。这种炼银方法就是“吹灰法”。吹灰法的使用提高 

了银的纯度和回收率,是古代比较先进的炼银方法。 

     唐代银器不仅质地优良,而且人们已经能够使用简单的车床进行切削、 

抛光,焊接、铆、镀、刻凿等工艺技术也达到了较高的水平,因此唐代的金 

银器饰加工精美、造型优美,品质优异,一直为后人所赞颂。 

     到了宋元时期,有色金属矿和黑色金属矿的开采都有更大的发展。当时 

全国有14处金场56处银场,有的银矿、铜矿甚至有10万人日夜开采。北宋 

立国后四、五十年,铁年产量较唐代约增加了4倍,铜增加3倍,锡增加1 

倍,金增加1倍,铅增加4倍。这极大地促进了冶金技术的发展。 

     宋元时期,中国冶金技术的重要成就在于强化炼铁炉的生产以提高产 

量,因此鼓风技术、燃料、筑炉技术均有很大进步。当时已有木风箱的前身 

——木风扇。木风扇由2人以上使用。开闭木箱盖板以鼓风,盖板以及木箱 

与风管的连接处均有一个活门,一为进风口,一为出风口。盖板扇动,两扇 

活门交替开闭,同时两具木风扇交叉使用,因此可以连续鼓风。这种木风扇 

结构牢固,体积庞大,所以风量、风压都显著提高,从而强化冶炼过程,大 

大提高钢铁产量。欧洲出现同类的鼓风技术要晚五六百年。中国也最早使用 

煤炼铁。据苏轼作的《石炭行》,我们可以知道,早在1078年,徐州利国监 

附近发现煤矿,用来炼铁,效果很好,节约了大量的木炭。欧洲使用煤炭炼 

铁则是18世纪的事情了。当时中国筑炉技术也很发达。炼铁炉所用耐火材料 

有瓶砂 (碎陶瓷末)、白色耐火土和炭屑等。合成较好的耐火材料后,再加 

小麦穗和泥作为配用材料和粘结剂,既能抵抗炉渣浸蚀,又能耐较高温度。 

元代陈椿的《熬波图》曾经描述过当时的一种化铁炉:炉形炉口小,能减少 

热量损失;上口小而下部炉膛大,更能使炉料顺行,避免悬料事故;炉子下 

部收口,使热量集中有利于熔铁;炉脐上的窍和溜与近代炼铁炉也比较相似。 

这种化铁炉每化1斤铁用1斤炭,燃料耗用量很节约,可见化铁炉的结构还 

是比较合理的。 

     宋代还推广胆铜法,以提高铜的产量。宋代张甲的《浸铜要录》详细记 

载了胆水浸铜的工艺技术,是一部冶金技术的专著。11世纪末,何薳《春渚 


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记闻》记载了白铜的生产技术。这些也都是中国古代冶金技术的光辉成就。 

      (6)造船技术 

     中国造船历史非常悠久,早在上古时代就出现了筏和独木舟。到了春秋 

战国时期,造船技术已有相当规模,内河航运已然很发达,甚至能作近海航 

行。中国造船体系的形成大约是在秦汉时期。汉代生产楼船的技术很成熟, 

而且出现了船尾舵、高效率的推进工具帆等,还能进一步有效利用风帆,作 

印度洋沿岸的远航。再经过魏晋南北朝时期的发展,为隋唐宋元时期中国造 

船技术的高度发展奠定了物质基础。 

     唐代是宋元时期造船技术高度发达的准备阶段。唐代李皋发明了车船。 

李皋车船的意义在于它把船舶推进器的运动方式由平动变为转动,由断续

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