中国古代和近代建筑中的铁构件和铁结构

中国古代和近代建筑中的铁构件和铁结构

一、铁在中国的发展

丹麦学者汤姆逊按照生产工具材质将人类古代历史划分为石器时代、青铜时代和铁器时代，是为“三期说”。铁是银白色金属。纯铁有很强的铁磁性，并有良好的延展性、可塑性和导热性，易氧化。铁是地球上分布最广的金属元素之一，在地壳中含量为4.75%，居元素分布序列中第4位，仅次于痒、硅、铝。地壳中有300多种含铁矿物。含铁的产品分为，纯铁，又称熟铁，一般是碳含量小于0.0218%的铁碳合金；钢，是碳含量在0.02%~2%的铁碳合金；生铁，又称铸铁，是碳含量在2.11%~6.69%的铁碳合金。生铁又可分为白口生铁、麻口生铁和灰口生铁三种。冶铁技术开始于小亚细亚，中国冶铁技术的起始约在公元前10世纪，比西方的一些地区晚，但后来居上，掌握块炼铁技术不久便发明了生铁与生铁制钢技术。我国古代建筑主要以生铁为主。

中国是世界上最早发明生铁冶铸技术的国家，至迟在公元前6世纪的春秋晚期，中国人民已经能冶铸白口生铁，用来铸造铁器，使得铁的生产率有很大的提高，铁器的应用逐渐推广。这一发明比欧洲各国早一千九百多年。中国又是世界上最早发明生铁柔化技术的国家，至迟在公元前5世纪的春秋、战国之际，中国人民已经能够把又硬又脆的白口生铁加以柔化处理，使之变为可铸造铁。这项发明比西方早两千三百年。到战国中期我国已能铸造麻口生铁，到西汉中期又进一步能够锻造低硅的灰口生铁。在生铁铸造技术发明之后，很早就把炼铁和化铁分工。早在战国时期已有化铁炉，专门用来熔化铁料和浇铸铁器。汉代是我国封建社会前期冶铁技术发展的一个高峰时期，不但铸铁技术有重大发展，铸造铁器也有飞跃进步。这时已能铸造大型的薄壁铁器，铁斧有直径达2米左右。同时铸造较小器物，已采用叠铸技术，把同一规格的具有多件范腔的铸范，多层叠装，通过一个浇注系统加以浇铸。汉代铸铁技术达到了成熟阶段，已能生产白口生铁、麻口生铁、灰口生铁以及白心、黑心可锻铸铁。封建社会后期的炼铁技术，在前期成熟的基础上有着一定的发展。宋、元时代炼铁和化铁用的高炉，炉型结构有了改进，多数炉口逐渐向上缩小，炉壁上部内倾，这是为了减少热量散失和充分利用还原气体，并便于炉料顺利下降，从而加速还原、熔化过程。明代炼铁技术又有进步，一般高炉可投入铁砂2000多斤，使用两个风箱从左右两侧鼓风，并使用熔点很低的溶剂，可以炼出优质的生铁。

二、铁结构

1.铁桥

1.1 兰津桥

公元65年，也就是汉明帝时代，

我国已成功地用锻铁为环，相扣成链，建成了世界上最早的铁链悬桥——兰津桥。后来为了便利交通，跨越深谷，又陆续建造了数十座铁链桥。其中跨度最大的为1705年建成的四川泸定大渡河桥，桥宽2.8米，跨长100米。欧美国家中最早将铁作为建筑材料的英国，也是直到1840年以前，才采用铸铁来建造拱桥。我国古代的铁索桥主要有铁索桥和铁锁浮桥两大类。最早的铁锁浮桥出现于东汉初年，公孙述为了防止汉军的进攻依江而建浮桥。中国古代铁索桥出现与两汉、繁荣于明清。最初是用于军事防御，用来封锁长江航道。这一时期铁索桥的代表有：陕西褒城樊河桥、云南景东兰津桥；铁锁浮桥有湖北西陵峡铁锁浮桥、湖北荆门虎牙浮桥等。又来在唐至元代，铁索桥在建造的技术和使用方面都得到了飞速发展。铁锁浮桥被大量用于长江和黄河河道的防御。明清时期，铁索桥的发展相对较快。西部云、贵、川、藏四省的铁索桥的数量飞速增加，占据了中国古代铁索桥分布的最主要部分。

1．2 黄河铁桥

兰州黄河铁桥有“天下黄河第一桥”

之称，这是黄河上第一座钢铁构造的大

桥，它在兰州地区的交通运输上起了极

其重要的作用。黄河铁桥建于宣统元年，

由清政府花巨资从德国买进材料，整个

造桥过程完全由德国控制。铁桥建成之前，这里设有浮桥横渡黄河。浮桥始建于明洪武年间（公元一三六八至一三九八年），名叫镇远桥，今尚存建桥所用铁柱一根高达三米，重约数吨，上有"洪武九年"字样.，桥建成后共厚50米，外由加厚铁托板托起。黄河铁桥也代表了中国近代的建筑状况，大批有着外国技术的建

筑物在中国制造，而我国自己的技术发

展却几乎为零，一方面受到列强的压迫

没有发展的能力和空间，另一方面清政

府的盲目自大造成了中国技术的停滞

不前。

2.铁塔

2.1 天枢

古罗马时期，图拉真皇帝建记功柱来纪念战争胜利。武则天建造的天枢，也是一种的记功柱。宋朝司马光著

的《资治通鉴》对天枢的记载比

较简单：天册万岁元年（公元695

年）4月天枢建造完成。高105尺，

径12尺（合唐尺为高31.71米，

径3.624米），柱为八角形。下为铁山，周长170尺（51.34米），用铜做的蟠龙、麒麟围绕着这座铁山。铜柱顶是直径3丈（9.06米）的腾云承露盘，上面有四条立龙捧着一轮火珠，高一丈（3.02米）。唐代刘肃于元和丁亥撰写的《大唐新语》中的记载更加详尽。武则天于长寿三年（公元694年）征天下铜50万斤，铁330余万斤，钱两万七千贯，于定鼎门内铸八棱铜柱，高90尺（27。18米），径一丈二尺（3。624米），题为“大周万国述德天枢”。天枢下置铁山，铜龙负载，狮子、麒麟围绕，上有云盖，盖上施盘龙以托火珠，珠高一丈（3。02米）。刘肃形容龙托火珠是“金彩荧煌，光侔日月”。武则天天枢与图拉真记功柱比起来体量接近，图拉真记功柱是石砌，天枢为铜、铁铸成，各有千秋。但能用大量的铜、铁作天枢说明唐代中国的铜铁冶炼的技术和规模都相当惊人。

2.2 当阳铁塔

当阳铁塔建于北宋嘉佑六年，总高179米。

现存于湖北当阳玉泉寺。塔共13层，仿木结构

楼阁式，平面八角形，属古代最高铁塔。塔座为

双层须弥座，台座八角各铸托塔力士8尊。塔身

在相对的四面各设一莲瓣形门龛，另四面铸浮雕

佛像。塔身第2层东南西北四面，分别铸有塔名、

塔重、铸塔时间和工匠姓名。据称塔重53.3吨，

又有一说为用铁38600千克。全塔共由44件构

件逐层铸造叠装组成，亦即每铸一层，在陶范之

外堆砌平台，上置熔铁炉若干，同时鼓风溶化浇

注，然后再铸上面一层，最后拔除塔四周平台和

陶范而得铁塔。古代用此就地铸造的方法以克服无法运输吊装的难题。

2.3 千佛铁塔

千佛铁塔位于陕西省咸阳市之北杜镇。塔身有铭文：

“大明万历十八年（公元1590年）南书房行走太监杜茂铸

造”。纯铁铸成，平面方形，十层，高33米，边宽3米，

层层有窗，门南向，中空有梯可攀登。四角柱铸成金刚力

士像，顶立层楼，各层环周铸铁佛多尊，故名“千佛塔”，

佛像间还夹杂奇花异草、珍禽怪兽，更显得工艺超群，精

巧绝伦。今塔身保存完好，唯塔刹稍有倾斜。此塔为我国

现存铁塔中最高的一座。

三、铁构件