北京天壇最初為明永樂十八年（1420年）仿南京城形制而建的天地壇，嘉靖九年（1530年）實行四郊分祀制度後，在北郊覓地另建地壇，原天地壇則專事祭天、祈穀和祈雨，並改名為天壇。清代基本沿襲明制，在乾隆年間曾進行過大規模的改擴建，但年門和皇乾殿是明代建築而無改建除外。

1900年八國聯軍進攻北京時，甚至還把司令部設在這裡，並在圜丘壇上架設大炮，攻擊正陽門和紫禁城，聯軍們將幾乎所有的陳設和祭器都席捲而去。

1912年中華民國成立後，除了中華民國大總統袁世凱在1913年冬至祭天外，天壇不再進行任何祭祀活動。1918年起闢為公園，正式對民眾開放。目前園內古柏蔥鬱，是北京城南的一座大型園林。

天壇佔地約273萬平方米，是故宮面積的四倍。作為中國規模最大、倫理等級最高的古代祭祀建築群，它的布局嚴謹，建築結構獨特，裝飾瑰麗，巧妙地運用了力學、聲學和幾何學等原理，具有較高的歷史、科學和文化價值，在中國建築史上占有重要的地位。

天壇被兩重壇牆分隔成內壇和外壇，形似「回」字。兩重壇牆的南側轉角皆為直角，北側轉角皆為圓弧形，象徵著「天圓地方」，俗稱「天地牆」。外壇牆周長6553米，原本只在西牆上開闢祈穀壇門和圜丘壇門，1949年後又陸續新建了東門和北門，並把內壇南面的昭亨門改為南門。

天壇的內壇牆周長4152米，闢有六門：祈穀壇有東、北、西三座天門，圜丘壇的南面有泰元、昭亨和廣利門。主要建築都集中在內壇，南有圜丘壇和皇穹宇，北有祈年殿和皇乾殿，兩部分之間有隔牆相隔，並用一座長360米、寬28米、高2.5米的「丹陛橋」（磚砌甬道）連接圜丘壇和祈穀壇，構成了內壇的南北軸線。




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圜丘壇是皇帝舉行祭天大禮的地方，始建於嘉靖九年（1530年）。壇平面呈圓形，共分三層，皆設漢白玉欄板。壇面原來使用藍琉璃磚，乾隆十四年（1749年）重建後，改用堅硬耐久的艾葉青石鋪設。每層的欄桿頭上都刻有雲龍紋，在每一欄杆下又向外伸出一石螭頭，用於壇面排水。頂層中心的圓形石板叫做太陽石或者天心石，站在其上呼喊或敲擊，聲波會被近旁的欄板反射，形成顯著的回音

古代中國將單數稱作陽數，雙數稱作陰數。在陽數中，數字9是「陽數之極」，表示天體的至高至大，叫作「天數」。圜丘壇的欄板望柱和台階數等，處處是9或者9的倍數。頂層圓形石板的外層是扇面形石塊，共有9層。最內一層有9塊石塊，而每往外一層就遞增9塊，中下層亦是如此。三層欄板的數量分別是72塊、108塊和180塊，相加正好360塊。

用古尺計算圜丘三層壇面的直徑，最上一層直徑是九丈，名曰「一九」；第二層直徑十五丈，名曰「三五」；下面一層直徑二十一丈，名曰「三七」，這樣便把一、三、五、七、九五個「天數」全部使用了進去。三層壇面的直徑總和為四十五丈，除了是九的倍數外，還暗含「九五之尊」的寓意。

圜丘壇外有兩重圍牆，內圓外方，四面各闢欞星門一座。西南角有望燈台三座（南北二座只余遺蹟），東南角有燔柴爐、瘞坎、燎爐和具服台。壇東還有神庫、神廚、宰牲亭、祭器庫、樂器庫和棕建庫等附屬建築。

圜丘壇以北是皇穹宇，祭天時使用的祭祀神牌都存放在這裡。它始建於嘉靖九年（1530年），初名泰神殿，十七年（1538年）起改稱皇穹宇。乾隆十七年（1752年）重修後為鎏金寶頂單檐攢尖頂建築，用藍色琉璃瓦鋪設屋頂，象徵青天。大殿直徑15.6米，高19.02米，由八根金柱和八根檐柱共同支撐起巨大的殿頂，三層天花藻井層層收進，構造精巧。殿正中有漢白玉雕花的圓形石座，供奉「皇天上帝」牌位，左右配享皇帝祖先的神牌。正殿東西各有配殿，分別供奉日月星辰和雲雨雷電等諸神牌位。整個殿宇的外觀狀似圓亭，坐落在2米多高的漢白玉須彌座台基上，周圍均設石護欄。

皇穹宇的正殿和配殿都被一堵圓形圍牆環繞，牆高3.72米，直徑61.5米，周長193.2米。內側牆壁由磨磚對縫砌成，弧度規則，牆面平整光潔，能夠有規則地傳遞聲波，而且回音悠長，故稱「回音壁」。另外，在皇穹宇殿前到大門中間的石板路上，由北向南的三塊石板叫做三音石。在皇穹宇門窗關閉而且附近沒有障礙物的情況下，站立於第一塊石板上擊掌，可聽到回音一聲；於第二塊石板上擊掌，可聽到回音兩聲；於第三塊石板上擊掌，可聽到回音三聲。

祈年殿在天壇的北部，位於祈谷壇中央，原名大祈殿、大享殿，始建於明永樂十八年（1420年），是天壇最早的建築物。乾隆十六年（1751年）修繕後，改名為祈年殿。光緒十五年（1889年）毀於雷火，數年後按原樣重建。目前的祈年殿是一座直徑32.72米的圓形建築，鎏金寶頂藍瓦三重檐攢尖頂，層層收進，總高38米。

祈年殿的內部結構比較獨特，不用大梁和長檁，僅用沉香木柱^[3]和枋桷相互銜接支撐屋頂。光緒年間重建後殿內有楠木柱二十八根，數目排列切合天象：中央4根龍柱高19.2米、直徑1.2米，象徵四季，中圈12根金柱象徵一年十二個月，外層12根巨柱象徵一天十二個時辰，中層和外層相加象徵二十四節氣，三層柱總共28根象徵二十八宿。殿內地板的正中是一塊圓形大理石，帶有天然的龍鳳花紋，與殿頂的蟠龍藻井和四周彩繪金描的龍鳳和璽圖案相互呼應，使整座殿堂顯得十分富麗堂皇。

祈年殿的殿座就是圓形的祈穀壇，三層6米高，氣勢巍峨。壇周有矮牆一重，東南角設燔柴爐、瘞坎、燎爐和具服台。壇北有皇乾殿，面闊五間，原先放置祖先神牌，後來牌位移至太廟。壇邊還有祈年門、神庫、神廚、宰牲亭、走牲路和長廊等附屬建築。長廊南面的廣場上有七星石，是嘉靖年間放置的鎮石。

天壇的附屬建築主要有齋宮和神樂署；原本還有犧牲所等，現已被毀。

齋宮在西天門內，是皇帝在祭祀前的沐浴齋戒之所。宮殿面向東，占地約4萬平方米，外圍有城壕環繞，內部房屋總共60多間。大殿面闊五間，殿內沒有梁枋木柱，因此也被稱作無梁殿。正殿的月台上有兩座石亭，左為齋戒銅人亭（相傳是仿唐代魏徵像鑄造的）、右為時辰牌位亭。殿後有寢殿五間，東北隅有鐘鼓樓一座，內懸明永樂年間鑄造的「太和鍾」一口。

神樂署在西天門外，是專門用來培訓祭祀樂舞人員的機構，俗稱天壇道院。內有三進院落，前殿面闊五間，用於排演，後殿面闊七間，供奉神祇。兩旁的東西跨院內還有不少從屬建築。




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天壇建築的主要設計思想就是要突出天空的遼闊高遠，以表現「天」的至高無上。在布局方面，內壇位於外壇的南北中軸線以東，而圜丘壇和祈年壇又位於內壇中軸線的東面，這些都是為了增加西側的空曠程度，使人們從西邊的正門進入天壇後，就能獲得開闊的視野，以感受到上天的偉大和自身的渺小。就單體建築來說，祈年殿和皇穹宇都使用了圓形攢尖頂，它們外部的台基和屋檐層層收縮上舉，也體現出一種與天接近的感覺。

天壇還處處展示著中國傳統文化所特有的寓意、象徵的表現手法。北圓南方的壇牆和圓形建築搭配方形外牆的設計，都寓意著傳統的「天圓地方」的宇宙觀。而主要建築上廣泛地使用藍色琉璃瓦，以及圜丘壇重視「陽數」、祈年殿按天象列柱等設計，也是這種表現手法的具體體現。

此外，在天壇中的大片柏樹林在創造肅穆、靜謐的環境方面也起很大作用，利用姿態挺拔和色調沉靜的常綠樹所具有的莊嚴肅穆的性格，襯托祠祀的有效手法；人們感到大片蒼翠濃郁的柏樹林，在祭祀時候增加人們的肅穆感。




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