北京天坛占地272万平方米，而故宫面积仅仅72万平方米，约为故宫的四倍。有两重垣墙，形成内外坛，主要建筑有祈年殿、皇穹宇、圜丘。圜丘建造在南北纵轴上，坛墙南方北圆，象征天圆地方。圜丘坛在南，祈谷坛在北，二坛同在一条南北轴线上，中间有墙相隔。圜丘坛内主要建筑有圜丘坛、皇穹宇等，祈谷坛内主要建筑有祈年殿、皇乾殿、祈年门等。祈年殿建于明永乐十八年（1420），初名“大祀殿”，是一个矩形大殿。祈年殿高38.2米，直径24.2米，里面分别寓意四季、十二月、十二时辰以及周天星宿，是古代明堂式建筑仅存的一列，也是天坛的主要建筑。圜丘建于明嘉靖九年。每年冬至在台上举行“祭天大典”，欲称祭天台。回音壁是天坛的圆形围墙。因墙体坚硬光滑，所以是声波的良好反射体，又因圆周曲率精确，声波可沿墙内面连续反射，向前传播。
据史料记载，中国古代有正式祭祀天地的活动，可追溯到公元前两千年，尚处于夏朝。中国古代帝王自称“天子”，他们对天地非常崇敬。历史上的每一个皇帝都把祭祀天地当成一项非常重要的政治活动。而祭祀建筑在帝王的都城建设中具有举足轻重的地位，必集中人力、物力、财力，以最高的技术水平，最完美的艺术去建造。在封建社会后期营建的天坛，是中国众多祭祀建筑中最具代表性的作品。天坛不仅是中国古建筑中的明珠，也是世界建筑史上的瑰宝。天坛始建于明永乐十八年（1420年），朱棣用工十四年与紫禁城同时建成，名天地坛。嘉靖九年（1530年）因立四郊分祀制度，于嘉靖十三年（1534年）改称天坛。清乾隆、光绪帝重修改建后，才形成天坛公园的格局。
在明朝初年，天与地原是合并一起祭祀，南北的郊坛都一样，设祭的地方名叫大祀殿，是方形十一间的建筑物。明朝嘉靖九年（1530年)改为天地分祀，在天坛建圜丘坛，专用来祭天，另在北郊建方泽坛祭地，原来合祀天地的大祀殿，逐渐废而不用。嘉靖十九年（1540年），又将原大祀殿改为大享殿，圆形建筑从此开始。
清廷入关后，一切仍按明朝旧制。乾隆时期，国力富强，天坛也大兴工程。乾隆十二年（1747年），皇帝决定将天坛内外墙垣重建，改土墙为城砖包砌，中部到顶部包砌两层城砖。内坛墙的墙顶宽度缩减为营造四尺八寸，不用檐柱，成为没有廊柱的悬檐走廊。经过改建的天坛内外坛墙，更加厚重，周延十余里，成为极壮丽的景观。天坛的主要建筑祈年殿、皇穹宇、圜丘等也均在此时改建，并一直留存至今。
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