從土石結構到磚石結構史前人類的居住屋舍是從自然環(huán)境中直接采用土石為建筑材料來營造自己的居所最早在中華大地的居民自然也是如此。人們均以土石房舍、窯洞為居所特別是中國北方民族，現(xiàn)在仍可看到修建良好的土石窯洞這種居室冬暖夏涼有一定的優(yōu)越性。

中國的史前居民例如半坡人已經(jīng)有了燒陶技術和制磚方法。此后磚石建筑也就隨之發(fā)展起來?，F(xiàn)在保留完好的磚石建筑物還有不少多數(shù)為古塔類建筑物。最具代表性的是萬里長城。此外還有許多例如：距今已有1500年的登封市的嵩岳寺塔（始建于520年）登封少林寺塔林（始建于495年）濟南市四門塔（始建于611年）等。著名的西安大雁塔（見下圖）始建于648年為單純的磚結構高64.5米，2009年汶川大地震時只有輕微裂縫而未遭破壞

磚石結構建筑物西安大雁塔

濟南四門塔

木框構架結構的興起最早使用木材作為建筑材料的先驅當推公元前七世紀公輸子即魯班。魯班開始做木構架房屋、制作車輿等無疑推動了木架結構的興起。木架結構的關鍵問題是橫梁和立柱的銜接問題我們的先哲發(fā)明了“斗拱”式的連接方法。這是一個偉大的發(fā)明。宋朝李誡于1102年寫出了我國第一部建筑專著《營造法式》這一著作總結了我國兩千年來的建筑科學實踐的經(jīng)驗。其中把各種做法作了詳細的規(guī)定例如對斗拱各部位的尺寸、規(guī)格、比例都有詳細的描述。

巧妙而科學的木框架式結構是中國古代建筑在建筑結構上最重要的一個特征。因為中國古代建筑主要是木構架結構即采用木柱、木梁構成房屋的框架屋頂與房檐的重量通過梁架傳遞到立柱上墻壁只起隔斷的作用而不是承擔房屋重量的結構部分。所謂“墻倒屋不塌”就形象地指出中國建筑這種框架結構最重要的特點。這種結構可以使房屋在不同氣候條件下滿足生活和生產所提出的千變萬化的功能要求。同時由于房屋的墻壁不負荷重量門窗設置有極大的靈活性。此外由于這種框架式木結構才形成了過去宮殿、寺廟及其他高級建筑才有的一種獨特構件即屋檐下的一束束的“斗拱”。它是由斗形木塊和弓形的橫木組成縱橫交錯逐層向外挑出形成上大下小的托座。這種構件既有支撐荷載梁架的作用又有裝飾作用。

木框架結構多以榫卯連接為主。巧妙的榫卯連接方式不但可以承受較大的荷載而且允許產生一定的變形在地震荷載下由變形吸收一定的地震能量減小結構的地震響應。由于榫卯連接中榫有一定的長度榫卯之間的結構有一定的間隙因此該連接既非剛接也非完全柔性具有較好的活動性和吸能性。

木架結構的典型代表除應縣木塔、佛光寺外還有很多例如：蘇州報恩寺塔（502－556年間建）、開封大相國寺（始建于555年，711年重建）、芮城永樂宮（1240年建）等均為大型木結構建筑物。

 木框架結構建筑物芮城永樂宮

開封大相國寺

多層磚木結構建筑的發(fā)展木架結構房屋不斷得到發(fā)展后來發(fā)展到建造多層木結構房屋和多層磚木混合結構。例如三層的廣西容縣真武閣（1377年始建1573年重建。見下圖）磚石結構的唐代陵川崔府君廟（現(xiàn)存為金代重建）三層木結構的薊縣獨樂寺（始建于582年）等。獨樂寺高23米中間層為暗層。

薊縣獨樂寺

談到多層木構架結構不得不歸功于斗拱的作用。各種類型的斗拱在多層木框架結構的建筑中起著十分重要的作用主要有三個方面：

1．它位于柱與梁之間由屋面和上層構架傳下來的荷載要通過斗拱傳給柱子再由柱傳到基礎因此它起著承上啟下傳遞荷載的作用。上一層傳給下一層。

2．它向外出挑可把最外層的桁檀挑出一定距離使建筑物出檐更加深遠造型更加優(yōu)美、壯觀。在它成型之后很長一段時間內被作為構件大小的基本尺度曾以這種辦法作為建筑的“模數(shù)”制。后來的斗拱逐漸變?yōu)檠b飾也是區(qū)別建筑等級的標志。越高貴的建筑斗拱越復雜、繁華式樣多種。它構造精巧造型美觀如盆景似花籃又是很好的裝飾性構件。斗拱為榫卯結合這種結構和現(xiàn)代梁柱框架結構極為類似。構架的節(jié)點不是剛接這就保證了建筑物的剛度協(xié)調。遇有強烈地震時采用榫卯結合的空間結構雖會“松動”卻不致“散架”消耗地震傳來的能量使整個房屋的地震荷載大為降低起了抗震的作用。

斗拱的起源和演變有三種說法：

一種認為由井干結構的交叉出頭處變化而成；

一種認為由穿出柱外的挑梁變化而成；

一種認為由擎檐柱演化為托挑梁的斜撐再演化成斗拱。

斗拱在中國木構架建筑的發(fā)展過程中起過重要作用它的演變可以看做是中國傳統(tǒng)木構架建筑形制演變的重要標志也是鑒別中國古代木構架建筑年代的一個重要依據(jù)。斗拱的演變大體可分三個階段：

第一階段為西周至南北朝。西周銅器拱令簋上已有大斗的形象戰(zhàn)國中山國墓出土的銅方案上有斗和45°斜置拱的形象。漢代的石闕、明器、畫像石和畫像磚上也有大量斗拱的形象。從漢高頤闕和四川牧馬山、山東高唐出土的漢明器陶樓上可以看出柱頂有斗拱承托檁、梁或樓層地面枋挑梁外端的斗拱承托檐檁各個斗拱間互不相連。漢代以后開始在柱間用斗拱最初是一種在現(xiàn)代稱為人字拱的斗拱即在額枋上立一個叉手上置一斗承托檐檁。至初唐從西安慈恩寺塔門楣石刻上還可看到佛殿柱間仍用人字拱。

第二階段為唐代至元代。這個時期斗拱的主要特點在于柱頭斗拱所承托的梁多插入斗拱中使斗拱和梁架拉結在一起順屋身左右橫出的拱也和井干狀的柱頭枋交搭在一起。建筑的一圈柱頭枋和同它成直角的正、側兩面的梁交織成一個分為若干井字格的水平框架斗拱成為各交叉處的加強節(jié)點。這時斗拱已不再是孤立的支撐架或挑檐的構件而是水平框架不可分的一部分。這個水平框架現(xiàn)在稱為“鋪作層”用于殿堂型構架柱網(wǎng)之上對保持木構架的整體性起關鍵作用。宋《營造法式》中所載各種殿堂構架的斗拱與梁架結合已不如唐代緊密但仍類似。

第三階段為明代至清代。自明代開始柱頭間使用大、小額枋和隨梁枋斗拱的尺度不斷縮小間距加密。清式建筑的梁不再像宋式那樣穿插在斗拱中而是壓在斗拱最上一跳之上直接承挑檐桁。因此斗拱發(fā)展到明清以后便不再起維持構架整體性和增加出檐的作用。它的用料和尺度比宋式大為縮小。

上海世博會中國館（見下圖）就是充分利用了斗拱的作用建成了如此壯觀而又具有中國現(xiàn)代形象的建筑。稱之為“如鳥斯革如翚斯飛”寓為“東方之冠”的宏大建筑物。

上海世博會中國館發(fā)揮了斗拱的特殊用途

3．庭院式建筑組群的形成。中國從族群民居開始便受傳統(tǒng)封建思想的影響提倡“長幼有序內外有別”。從古代繪畫中的古建筑形象一直到現(xiàn)存的古建筑中國古代建筑在平面布局方面有一種簡明的組織規(guī)律這就是每一處住宅、宮殿、官衙、寺廟等建筑都是由若干單座建筑和一些圍廊、圍墻之類環(huán)繞成一個個庭院而組成的。一般地說多數(shù)庭院都是前后串聯(lián)起來通過前院到達后院家中主要人物或者應和外界隔絕的人物就往往生活在離外門很遠的庭院里這就形成一院又一院層層深入的空間組織。

同時，這種庭院式的組群與布局一般都是采用均衡對稱的方式沿著縱軸線（也稱前后軸線）與橫軸線進行設計。比較重要的建筑都安置在縱軸線上次要房屋安置在它左右兩側的橫軸線上北京故宮的組群布局和北方的四合院是最能體現(xiàn)這一組群布局原則的典型實例。這種布局是與中國傳統(tǒng)的宗法和禮教制度密切相關的使得尊卑、長幼、男女、主仆之間在住房上也體現(xiàn)出明顯的差別。

與歐洲建筑相比中國的這種庭院式的組群布局有它獨特的藝術魅力。一般地說一座歐洲建筑是比較一目了然的。而中國的古建筑卻像一幅中國畫長卷必須一段段地逐漸展看不可能同時全部看到。走進一所中國古建筑也只能從一個庭院走進另一個庭院必須全部走完才能看完。北京的故宮就是最杰出的一個范例，人們從天安門進去每通過一道門進入另一庭院有美景不盡之感給人以神秘感、期待感和深切感。

中國古建筑的特點中國古代建筑經(jīng)過長時期的變化發(fā)展同時吸收了中國其他傳統(tǒng)藝術特別是繪畫、雕刻、工藝美術等造型藝術的特點創(chuàng)造了異彩紛呈的藝術形象逐漸形成了不少特點。其中比較突出的有三個方面即富有裝飾性的屋頂；襯托性建筑和“借景”的應用；色彩的運用等。

1．我國古代建筑師們充分運用木結構的特點，創(chuàng)造了屋頂舉折和屋面起翹、出翹形成如鳥翼伸展的檐角和屋頂各部分柔和優(yōu)美的曲線。同時屋脊的脊端都加上適當?shù)牡耧楅芸诘耐咭布右匝b飾性的處理。宋代以后又大量采用琉璃瓦為屋頂加上顏色和光澤再加上后來又陸續(xù)出現(xiàn)其他許多屋頂式樣以及由這些屋頂組合而成的各種具有藝術效果的復雜形體使中國古代建筑在運用屋頂形式創(chuàng)造建筑的藝術形象方面取得了豐富的經(jīng)驗成為中國古代建筑重要的特征。2010年上海世博會發(fā)展了這一技術創(chuàng)造出了具有中國紅特征的主場館。

2．對于講究的重要建筑物經(jīng)常采用人工的力量來建造自然的景色達到“雖有人作宛自天開”的藝術境界。所以園林中除大量的建筑物外還要鑿池開山栽花種樹用人工仿照自然山水風景或利用古代山水畫為藍本參以詩詞的情調構成許多如詩如畫的景。中國古建筑特點的另一方面是襯托性建筑的應用。特別是古典園林建設通常會突破空間局限營造出豐富的層次感和幽深的境界。創(chuàng)造和豐富園景的最重要的手法是采取曲折而自由的布局用劃分景區(qū)和空間、設置襯托性建筑和“借景”的辦法十分巧妙地擴大空間與景域。

古時“借景”的藝術手法是中國古典園林突破空間局限、豐富園景的一種傳統(tǒng)手法。此外劃分景區(qū)和空間的手法則是通過巧妙地利用山水、樹木、花卉、設置各種襯托性小型建筑物如小型亭、榭、塘等把全園劃分為若干個景區(qū)各個景區(qū)都有自己的特色同時又著重突出能體現(xiàn)這一園林主要特色的重點景區(qū)。例如著名的蘇州最大的園林---拙政園（見下圖）它將有限的空間進行分割采用靈活不規(guī)則的布局使建筑物與大自然融通和諧氣氛寧靜平淡簡約樸素大方古樸典雅宛如世外桃源。

蘇州拙政園

3．中國古代的匠師在建筑裝飾中敢于使用色彩也善于使用色彩。這個特點是和中國建筑的木結構體系分不開的。因為木料不能經(jīng)久所以中國建筑很早就采用在木材上涂漆和桐油的辦法以保護木質和加固木構件用榫卯結合的關接同時增加美觀達到實用、堅固與美觀相結合。以后又用丹紅裝飾柱子、梁架或在斗拱梁、枋等處繪制彩畫。

經(jīng)過長期的實踐中國建筑在運用色彩方面積累了豐富的經(jīng)驗。例如在北方的宮殿、官衙建筑中很善于運用鮮明色彩的對比與調和。房屋的主體部分即經(jīng)?？梢哉盏疥柟獾牟糠忠话阌门貏e是用朱紅色；房檐下的陰影部分則用藍綠相配的冷色。這樣就更強調了陽光的溫暖和陰影的陰涼形成一種悅目的對比。朱紅色門窗部分和藍、綠色的檐下部分往往還加上金線和金點藍、綠之間也間以少數(shù)紅點使得建筑上的彩畫圖案顯得更加活潑增強了裝飾效果。一些重要的紀念性建筑如北京的故宮、天壇等再加上黃色、綠色或藍色的琉璃瓦下面并襯以一層乃至好幾層雪白的漢白玉臺基和欄桿在華北平原秋高氣爽、萬里無云的蔚藍天空下它的色彩效果是無比動人的［2］。

由以上討論可見中國古建筑發(fā)展歷程之概況。由土石結構發(fā)展到木框架結構由單層發(fā)展到多層，同時在重要建筑物的建造過程中特別注重藝術處理包括布局、色彩、繪畫與周圍環(huán)境和大自然的和諧相融等。

在中國古建筑科學的發(fā)展過程中代表中國特色的宏大建筑物中斗拱發(fā)揮了重要的作用。建筑材料的特點也十分突出如紅色、藍色的運用琉璃瓦的制作等都代表了中國建筑科學的進展情況和特有的建筑思想。

中國建筑科學的發(fā)展與宗教的傳播密切相關不少廟宇、道觀、宗祠、園林等建筑物和構筑物都滲透了宗教的內容主要是佛教、道教、伊斯蘭教和儒教等其中佛教的廟宇最多影響較廣。懸空寺是唯一一座三教合一的寺院。

過去是歷史是文化中國形象和力量的來源之一就是源遠流長的五千年文明上海世博會中國館宣傳的“自強不息、和而不同、厚德載物”的中華精神反映了中國古建筑的歷史和發(fā)展把中華文明與現(xiàn)代文化融合在了一起。