世界中世纪科技史-第19章
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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，由断续作
用变为连续作用，为实现船舶机械化迈出了重要一步。可惜，这样重要的发
明在唐朝一直销声匿迹，默默无闻，只是到了宋代才有了重要进展。唐代出
现的海鹘船的命运也是如此，到宋代才大量制造各种新型海鹘船。
造船技术在宋元时期的发展和当时的社会背景是分不开的。由于宋代在
京城大量屯驻禁军，物质供应，特别是粮食供应成为当务之急。当时交通运
输主要依赖水运，为此宋初建国即疏浚河道以通水运。以后大约每年还海运
江淮米300多万石入京城，这极大地刺激了对船舶的需要。此外，宋元时期
工商业很发达。原材料的周转，商品的流通也需要依靠船舶水运。当时凡靠
江河溪流能通航的州县，往往工商业也因此繁荣昌盛。因此，宋元时期的水
运是国家的命脉。
为此，宋代在全国各处修建官船场。江淮以南，广东、福建等沿海地区
甚至每州都有自己的官船场。官船场主要由监官、正匠和兵级组成。监官由
政府派充，是管理人员；正匠是政府以招募的名义拘收的技术工人；兵级是
由厢兵中调归船场使用的杂力役。官船场规模往往很大，估计生产人员在400
人左右。此外也有一些私船场也从事船舶制造。因此，宋代船舶数量众多，
名类庞杂。
宋元时期造船技术的主要成就有三。首先在动力机械方面，宋以前的造
船技术的发展主要表现为船只形体的增大，当时的楼船往往高十余丈，容千
百人。不过由于受动力机械的限制，无法撑驾，只能从上游顺水放下，经常
“制不由人”。而宋代工匠在动力机械方面大显身手。例如宋代发展了车船。
车船的构造船体与普通船相差无几，只是不用浆楫而用车、轮。车装在船上，
轮列在两房船侧之外，轮周横装短木板，叫做楫。车和轮以轴相连，踏车夫
用脚踏车，通过轴带动轮一起转动，轮周的楫就泼水使船行进。同时，宋代
车船往往车、桨并用，以车弥补桨船动力不连续的的缺陷，以桨提高车船的
机动灵活性。因此，宋代车船动力强劲、机动灵活，在中国造船技术史上独
树一帜。除车船外，宋代还改进木桨船，制造了多桨船；合理利用风作动力
制造帆船。这些都使得宋代船舶动力大为改观，为造船技术的发展打开一个
新领域。
其次，宋元时期的造船设备也有改进。隋朝时，大船的制造还必须在水
中进行。船工立于水中，以至腰以下为海水浸泡，腐烂生蛆，极为悲惨。宋
熙宁中（公元1068～1077年），宦官黄怀信设计修造龙舟的设施时发明了船
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