在大地湾四期文化中最受世人关注的，是第十区的房屋建筑。尤其是F901，其建筑规模，建造技术以及所蕴藏的社会信息，被认为代表了大地湾文化繁荣期的发展水平，故一直是学术界研究的重点。
第十区位于距五营河约1公里的山腰处，至河床的垂直高度约80米。F901为平地起建的一组建筑，以坐北朝南的长方形主室为中心，东西扩展出与主室通联且左右对称的两个侧室。主室两侧墙向后伸延，形成后室。主室前又有附属建筑和宽敞的场院，占地总面积达420平方米，实用面积约290平方米。主室、侧室、后室、主室前附属建筑，“布局井然有序，主次分明，形成一个结构复杂严谨的建筑群体”。[15]
F901房址类似现代水泥质地的地面（四期）
这是迄今所知我国新石器时代规模最大、结构最复杂的房屋建筑之一。其已经初步具备了中国古典建筑前堂后室、两侧出厢房的传统布局特征，“奠定了中国宫殿制度的基本格局”。[16]主室中轴线东西长16米，南北长8米，面积约128平方米。室内有两个顶梁的大木柱，16个附壁柱，1个角柱；紧贴东西墙外侧有室外柱6个，东侧2个（东侧因冲毁不全），西侧4个。柱皆置青石柱础，柱表有用草拌泥围抹的防火保护层。顶梁大柱位于主室中后部位置，左右对称，与前墙所开的两个旁门相对，两柱的中心点相距8.2米，柱洞内径达50厘米，由这么大的顶梁柱的承重能力可想见整体建筑之宏伟。为加固柱身以防其向南倾斜，又在每柱的南侧附立三个小支柱，以作辅撑。四壁为木骨泥墙，厚约45厘米，墙体并不承重，只起隔断和封闭作用。建墙时先栽木柱，缚以竹片或树枝编成的篱笆，篱笆分层构筑，三大层中加有若干小层，目的是尽量强化墙体的维系结构。篱笆上涂抹草拌泥数层形成墙体，墙内壁表层施以料礓石烧制的原始水泥掺三分之二人工烧制的陶质轻骨料调成的灰浆，使墙壁坚硬而光滑。前后墙各附8根壁柱，柱径22厘米～23厘米。因前墙距中心大柱较远，承重要求较高，故其附壁柱比后墙附壁柱略粗。仅此一点，足见建筑设计用料之精细。左右两个中心大柱支撑主梁，前后墙附柱承接南北梁架，室外柱则承接两侧梁架。梁间铺列木椽，据房顶塌落的烧块堆积物显示出椽痕可知，木椽有圆有方，痕宽约5厘米～10厘米，间距3厘米～5厘米。
柱、梁、椽互相连接，组合成主室的木结构体系。主室开有5个门，室前南墙中部开一正门，内窄外宽，宽度105厘米～110厘米，门两侧墙壁特意加厚，达75厘米。门外设方形门垛，门道形成一条浅平的凹槽，与居住面积相接处抹成规整的圆棱状。正门侧东西对称，各开一旁门，东西墙的偏后部位各开一门，通向两侧室。室中部靠前与正门同处南北中轴线上有一灶台，圆形，直径2.51米～2.67米，中部凹陷，保存最好的部分出居住面50厘米，顶端残存部分表皮外翻，可知原始灶台上都是向外扩展而大于底部的。灶底原低于居住面，因草木灰层较厚而高出居住面许多，显然经过了较长时间的使用。和墙壁、柱表一样，灶台也有坚硬而光滑的表层面。
门外两侧有厚16厘米～20厘米的草泥土墙，内包14个壁柱，用以支撑门篷。门篷正前方有东西长143厘米、南北宽25厘米的一片黄褐色烧土硬面，高出门篷地面约7厘米，并与室外路土相接，上面发现有薄层木炭灰，表明那里原有木质门槛。主室前面是平坦的路面，路面有东西向横列的两排柱洞，西侧第二个柱洞旁有一个圆形小火塘，柱洞前有一排青石板。显然，这是一处附属于主室的有特殊用途的门前建筑。(www.xing528.com)
室内地面做工讲究，平整坚硬，呈光亮的青黑色，系用和四壁墙表质地相同的原浆敷面，尚可观察到施工时的抹痕。据测试，硬度相当于现代的100号水泥砂浆地面。经用回弹仪检测，其抗压强度为每平方厘米120余公斤。F901建筑地面，历经5000年而坚平如初，被专家誉为“我国古代建筑史上的奇迹”[17]和“建筑科学史上的一项重大发明创造”[18]。现代水泥是1756年由英国人发明的，比F901所用“水泥”晚了将近5000年。古罗马人曾将石灰与火山灰的混合物用于建筑，那也要比大地湾“水泥”晚2000多年。
F901地面地表层下面是由15厘米～20厘米厚的砂粒、小石子及非天然材料组成的混合层，混合层下是厚10厘米～15厘米的核桃大小的草泥烧土块层，最下面是经夯实的平整的黄土地基。混合层中的非天然材料，是一种形状各异的直径在2厘米以下的青灰色烧结物。其外表有一层光滑的釉质面，比石子轻，内多孔隙，系用当地随处可寻的料礓石经煅烧制成。这种陶粒轻骨料经过鉴定，证明是中空质轻质混凝土，即建筑学上所称的“人造轻骨料”。我国建筑业使用人造轻骨材是新中国成立以后的事。而在史前时期，大地湾先民就已经在居住面下铺垫了这种既抗压、又防潮保温的材料，因此完全可以说这是我国原始先民在建筑领域为人类做出的一项非常了不起的贡献。
F901房址内景（四期）
专家从室内出土的木炭灰堆积等因素分析，F901虽然在建造时极其注意防火设施建设，但其最终还是毁于火灾。专家认为，这样一处规模宏伟、工程浩繁、施工精致的建筑群落，显然不会是一般的居民生活用房。室内出土的残存陶器形体多数较大，造型奇特，完全不同于那个时代的日用器皿。在F901周围近千平方米的范围内，未发现同期的房址，说明那里是一片可举行群体公共活动的广场。因此当年参与F901发掘的郎树德先生认为，F901“应是举行大型宗教、祭祀以及其他公共活动的会堂式建筑。[19]其营造活动必然由具有较高公共权力的社会组织来实施，其巨大的动力是政治精神性的，而不是经济原因。动员数百以至上千个劳动力完成这座建筑，不是当时的一个氏族或部落力所能及的。从四期聚落的不凡气势及巨大规模来分析，它应是清水河流域十公里范围内首屈一指的聚落，或可称之为中心聚落”。[20]
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