中国古代工程技术课程讲解
杠杆在中国的典型发展是秤的发明和它的广泛应用。在一根杠杆上安装吊绳作为支点一端挂上重物，另一端挂上砝码或秤锤，就可以称量物体的重量。古代人称它“权衡”或“衡器”。“权”就是砖码或秤锤，“衡”是指秤杆。是个等臂秤。不等臂秤可能早在春秋时期就已经使用了。古代中国人还发明了有两个支点的秤，俗称铢秤。使用这种秤，变动支点而不需要换秤杆就可以称量比较重的物体。桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支点，末端悬挂一个重物，前段悬挂水桶。当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。桔棒早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中国农村历代通用的旧式提水器具。辘轳也是从杠杆演变来的汲水工具。据。辘轳的制造和应用，在古代是和农业的发展紧密结合的，它广泛地应用在农业灌溉上我国很早就发明了耒耜，用耒耜来翻整土地，播种庄稼，进行农业生产。一人在前面牵牛拉着耧车，一人在后面手扶耧车播种，一天就能播种一顷地，大大提高了播种效率。翻车，是一种刮板式连续提水机械，又名龙骨水车，是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。翻车可用手摇、脚踏、牛转、水转或风转驱动。龙骨叶板用作链条，卧于矩形长槽中，车身斜置河边或池塘边。下链轮和车身一部分没入水中。驱动链轮，叶板就沿槽刮水上升，到长槽上端将水送出。如此连续循环，把水输送到需要之处，可连续取水，功效大大提高，操作搬运方便，还可及时转移取水点。我国古代链传动的最早应用就是在翻车上，是农业灌溉机械的一项重大改进。水力机械也有新的进展，唐代已有筒车，从人力提水发展为水力提水。筒车是由竹或木制成的轮形提水机械。竹筒或木筒在水中注满水，随轮转到上部时，水自动泻入盛水槽，输入田里。水转筒车的水筒与水轮联成一体，既是接受水力的驱动构件，又是提水倒水的工作构件，其结构简明紧凑，设计构思巧妙。缓落下，谷壳及轻杂物被风力吹出机外。2独轮车,它的前身就是木牛流马。这种独轮车，在北方，俗称“小车”，在西南汉族，用它行驶时“叽咯叽咯”晌个不停，俗称“鸡公车”。江南汉族因它前头尖，后头两个推把如同羊角，俗称“羊角车”。古时候，女子结婚后回娘家时，用的就是这种独轮车，回娘家时，丈夫推着车子，妻子坐在上面，就这样两人双双回到娘家。独轮车在当时是一种既经济而且用得最广的交通工具，这在交通运输史上是一项十分重要的发明。上古时代的运输，全靠手提、头顶、肩扛、背负、撬引完成。后来，又以马、牛来驮运，随着农业、畜牧业和手工业生产的发展，产品不断增多，交换也开始发生，产生了对运输工具的要求，逐步创造出滚木、轮和轴，最后出现了车这种陆地运输工具。原始的车轮没有轮辐，这种车轮在汉、唐时代著作中称之为“辁” 。记里鼓车是配有减速齿轮系的古代车辆，因车上木人击鼓以示行进里数而得名，一般作为帝王出行仪仗车辆，。其工作原理是利用车轮在地面的转动带动齿轮转动，变换为凸轮杠杆作用使木人抬手击鼓。每行走一里击鼓一次。指南车是古代一种指示方向的车辆，三国马钧所造的指南车除用齿轮传动外，还有自动离合装置，是利用齿轮传动系统和离合装置来指示方向。在特定条件下，车子转向时木人手臂仍指南。在技术上又胜记里鼓车一筹。一、中国古代建筑的特征中国古代建筑以木构架结构为主要的结构方式，创造了与这种结构相适应的各种平面和外观。从原始社会起，一脉相承，形成一种独特风格。中国古代术构架有抬梁、穿斗、井干三种不同的结构方式，抬梁式使用范围较广，在三者中居于首位。它是沿着房屋的进深方向在石础上立柱，柱上架梁，再在梁上 重叠数层柱和梁，最上层梁上立脊瓜柱，构成一组木构架。在相邻木架间架檩，檩间架椽，构成双坡顶房屋的空间骨架。抬梁式构架在春秋时已有，唐代发展成熟。穿斗式木构架也是沿着房屋的进深方向立柱，但柱的间距较小使柱能直接承受檀的重量，不用架空的抬梁，而以数层“穿”贯通各柱，组成构架。这种结构技术大约在公元前2世纪 (汉)已相当成熟，流传至今，为中国南方诸省所普遍采用。 井幹式结构以圆木或矩形、六角形木料平行向上层层登置，在转角处木料端不交叉咬合，形成房屋四壁，如同古代井上的木围栏，再在左右两侧壁上立矮柱承脊檩构成房屋。井幹式结构需用大量木材，因此受到限制。二、中国古代建筑屋顶形式中国古代木构建筑的屋顶千变万化，瑰丽多姿。它不仅为中国古建筑在美观上增加了不少神韵，而且对建筑物的风格也起着十分重要的作用。带有纪念性或象征皇权、神权的宫殿和寺院大殿，它们的屋顶从总体看有五种主要形式:庑殿或重檐庑殿顶、歇山或重檐歇山顶、悬山顶、硬山顶和攒尖顶。 带有游乐性的园林建筑，它们的屋顶虽然也是由上述几种几何形体所组成，但是通过巧妙的穿插组合后，那种相当简单的几何形体所固有的纪念特征，全然消失了，而显现出生动活泼的风格。同样是这些几何形体，竟然被塑造出风格如此不同的屋而形式来。其主要原因在于“叠梁式”构架可以根据设计需要加以处理，有极大的变化余地。这就是为什么中国古代匠师特别重视屋顶处理的主要原因。斗拱，是中国古代建筑上特有的构件，它的产生和发展有神着非常悠久的历史。从两千多年前战国时代采桑猎壶上的建筑花纹图案，以及汉代保存下来的墓阙、壁画上，都可以看到早期斗拱的形象。斗拱的种类很多，形状复杂。按使用部位分，它可以分为内檐斗拱、外檐斗拱、平座斗拱。外檐斗拱中，又可分为柱头科斗拱(用于柱头位置上的斗拱)、角科斗拱(用于殿堂角上的斗拱)和平身科头拱。斗拱在中国古建筑中起着十分重要的作用，主要有三个方面：一、它位于柱与梁之间，由屋面和上层构架传下来的荷载，要通过斗拱传给柱子，再由柱传到基础，因此，它起着承上启下，传递荷载的作用。二、它向外出挑，可把最外层的桁檀挑出一定距离，使建筑物出檐更加深远，造形更加优美、壮观。三、它构造精巧，造型美观，如盆景，似花兰，又是很好的装饰性构件。三、建筑材料中国的陶瓦出现于西周，有板瓦、筒瓦、半圆瓦当和脊瓦等。瓦的各种纹饰也有数十种之多。那时的瓦是用泥条盘筑法烧制，先制成筒形的陶坯，然后剖开筒，入窑烧造。四剖或六剖为板瓦，对剖为筒瓦。古人称剖瓦为削，削开后谓之“瓦解”。板瓦是仰铺在屋顶上，筒瓦是覆在两行板瓦之间，瓦当是屋檐前面的筒瓦的瓦头。战国时，半瓦当都印有花纹，并有了圆瓦当。秦国的圆瓦当上出现了卷云纹图案，沿用了很长时间。汉代用“延年益寿”“长乐未央”等作为瓦当的纹饰。唐代时屋檐前的板瓦上有了“滴水瓦”，板瓦有了滴水和瓦当组合在一起，可以防止雨雪侵蚀屋檐和墙壁。琉璃瓦最初只用于檐脊不用于整个殿顶，到了宋代，才出现了满铺琉璃瓦的殿顶，从而使建筑物增加了绚丽华贵的色彩。砖的出现比瓦要晚的多，最早的砖有方形的、曲形的和空心的。方砖多用于铺地面或屋壁四周的下部。铺地砖没有纹饰，包镶屋壁的砖多带有几何图案。还有雕刻有收获、猎渔、煮盐、宴乐等图案的画像砖。砖的种类有:唐砖、汉砖、辽砖、明砖、长城砖等。中国古代木构建筑屋顶，除了风姿飘洒的屋面曲线和华丽动人的屋顶形式外，在正脊、垂脊、岔脊之上，置有大小不等、形状各异的吻兽。正脊两端，面朝里、口衔正脊的，名叫正吻，亦称大兽。在垂脊上有垂兽，在岔脊上有截兽，这些统称“兽头”。在兽头前面，垂脊和岔脊的末端，常常排着一队小兽，领头的是一个仙人，而后依次为龙、凤、狮子、天马、海马、狻猊、押鱼、獬豸、斗牛、行。它的安装数量依建筑物的等级高低和规模大小而定，太和殿上十样俱全(仙人不计在内)，其它地位和规模稍低的殿堂，则相应减少。吻兽是中国古建筑屋面上的一种特殊饰件，它既是建筑构件又是珍贵的艺术品。四、古代的寺和塔塔是宗教建筑物，我国建塔是从佛教传人开始的。古印度的释迦牟尼在公元前六至五世纪创立了佛教。公元1世纪前后，佛教传入中国，在古代原有的高层建筑基础上，吸收了印度木塔的建筑形式，创造出独具中国风格的建筑一一塔。 塔最早是佛教徒用来供奉佛的“舍利”的，后来用于供奉佛像和经卷，也用来保存和尚的遗骸或遗物。我国的古塔建筑多种多样，按结构分为实心塔和楼阁式塔两种。实心塔是用砖石材料砌出的实心体，有“阿育王”塔、密檐塔、喇嘛塔、金刚宝座塔四种式样，不能登临。楼阁式塔内有塔室，可以攀登眺远。楼阁式塔有密檐楼阁式、楼阁式、 砖木混合式三种形式，多为四方形、六角形、八角形、十二角形和圆形等，层数多为单数，主要由木、砖、石、琉璃、铁等建筑材料建造。我国的古塔有3000多座，其中100多座已经有七八百年的历史。中国的塔一般是随着寺庙而建造，但如今许多地方庙宇已经不复存在，而塔却依然耸立。五、古代桥梁建筑跨越江河溪谷的桥梁的建造，在我国有着悠久的历史，早在新时器时代，随着人们活动区域的扩大，已用石块在浅河滩口修造过水的桥，或用树干在狭窄的河沟上架独木桥等。战国时期已在黄河流域和其它的一些地区较普遍出现架空桥梁，拱桥最晚在汉代已有兴造，汉画像砖上就有关于拱桥的形状图案。 到了隋唐时期在我国桥梁建筑史上掀开了新的一页，随着社会经济的繁荣和交通运输的需要，建造了许多著名的桥梁。1.发展史我国古代桥梁，和其他事物一样，有一个发生发展的过程。陕西西安发掘出的公元五六千年前新石器时代村落遗址半坡村，在村居四周，有宽深各约五六米的围堑，要越过围堑出入村落，必然已有即使是很简陋的木桥。中国古代的信史或诗歌中有很多关于“梁”的记载。这些梁，可能是架木而成，或是堤梁一类有少数架空的部位。比较早的关于大桥的记载是殷代首都殷(今河南安阳)附近跨漳水的“巨桥” (据通典在今河北曲周东北)。公元前1066年， 周武王伐纣，攻克朝歌，命南公括“发巨桥之粟”。桥的建设应早于这一年 代。在这之前，大约在公元前1134年，周伯姬昌(就是后来的周文王)“亲迎于渭，造舟为梁”( 诗经·大雅·大明)。这是说当时用船造过临时性的浮桥。据华阳国志记载，秦代李冰任蜀守时(公元前256251年)，在四川益州(今成都)造了七座桥，其中一座名“笮桥”。据唐代宰相李吉甫(758 - 814年)在元和志中解释道：西南地区凡称“笮”的地名便表示有藤索桥或竹索桥。铁索桥传说起自西汉初期(公元前200年左右)，据陕西褒城(今撤销并入勉县和汉中市)樊江桥明嘉靖八年(公元1529年)在桥头所树碑上的记载，是西汉大将樊哙(? -前189年)于西汉元年(公元前206年)在褒城马道驿的寒溪上建起了这座铁索桥。据史书记载，我国早在东汉末年已有砖石拱桥，魏王都邺(今河北临漳西南)有石窦桥，晋代洛阳有石拱桥。六、古代的城市规划城市的形成是人类文明史上的一个飞跃，中国古代城市规划强调战略思想和整体观念，强调城市与自然结合，强调严格的等级观念。这些城市规划思想和中国古代各个历史时期城市 规划的成就，集中体现在作为“四方之极”“首善之区”的都城建设之上。中国战国时期的都城采用了大小城制度，反映了“筑城以卫君，造郭以守民”的要求，西汉长安城将宫室与里坊结为一体，三国时曹魏邺城采用城市功能区分的规划形式。南北朝时代的洛阳城加强了全面规划，为中国古代前期城市建设的高峰一一隋唐长安城的建设起到了先导作用。隋唐长安城将宫室、坛庙和官署位于南北纵轴线的两侧，道路网划分为若干棋盘格，每一棋盘格称为坊，绕以坊城，自成一区。长安城是当时中国政治、经济、文化中心，也是世界上规模最大的城市，它展示了唐代的建筑技术和文化发展水平。日本、朝鲜等国的都城建设都是仿长安城修建的。元大都的规划吸取了春秋战国时理想都城的规划思想，而又作了因地制宜的处理，由大都城演变而成的明北京城已集中国古代都城城市规划之大成，清代在北京城远近郊区大力经营园林和离宫别馆，使北京城成为中国封建时代规划和建设的辉煌实例。唐代都城长安，以它宏大的规模、严谨的规划著称于世。在公元七到九世纪的三百年间，长安曾经是一个世界性的贸易、文化中心，对于促进古文化的交流和发展，作出过一定的贡献。长安城的建设程序，是先
