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他没想到的是，四年级划分时，清华营建系已改为纯工科的建筑系，没有了建筑史。他被分到工业建筑，毕业后分配到中国科学院土木建筑研究所。幸而1956年9月中科院与清华建筑系合办建筑历史与理论研究室，梁思成任主任，傅熹年被所在单位派到这个研究室工作，得以回到母校清华。他以为终于实现了研究中国建筑史的夙愿，但命运再一次捉弄了他。
反右运动中，因一些私下闲谈被人揭发，他被划成右派，1959年春下放建筑工程部的北京南口农场劳动。
说起这次下放，他只淡淡地说工作是“放牛、养猪、种老玉米”。他觉得自己很厉害的是给母猪接生，十个八个呼噜一下子就生出来了，“挺好玩的”。下放的近两年里，他抽空反复通读了带去的《资治通鉴》和宋《营造法式》。
1960年10月，他摘掉了右派帽子，返回单位。反右后，建筑历史与理论研究室已被清华撤销，经梁思成联系，傅熹年等非清华人员调到了建筑工程部所属的建筑科学研究院建筑历史室。工作室的主任是梁思成，副主任是刘敦桢、汪季琦。傅熹年被编入民居研究组，参加了王其明负责的浙江民居调查。

王其明告诉《中国新闻周刊》，组里有两个能人，一个尚廓，一个傅熹年，两个人手下都很有功夫。
建筑科学院的图书馆搜购了很多建筑方面的书籍，有的是外文原版的。傅熹年提醒王其明，其中有两前欧洲建筑师到乡村采风所画的建筑速写图册，还有一本日本的《百栋集》，一百栋住宅每栋都配了一张平面图、一张剖面图和一张透视图，可以参考。王其明深受启发，觉得浙江民居调查也可以这样做。
傅熹年作品：浙江杭州上天竺民居写生稿。
王其明说，光画平面图、剖面图不足以显示建筑物的优点，要画透视图，傅熹年画透视图是一绝。“他的表现能力特别强，图画得可帅了。他画的那些民居写生图，有远有近，有大有小，配上的那些树也很好。因为他对国画的见识也比较多，很有才气的。”

宋以前建筑实物，尤其是住宅全都灭失了，目前所见早的古代住宅是明前期的，再早就只能求诸文献、绘画等，其中绘画是形象资料，尤其重要。现存宋元绘画中保存住宅资料丰富的是张择端的《清明上河图》和王希孟的《千里江山图》。《清明上河图》所画的是北宋汴梁城乡建筑，以店铺为主，兼有一部分住宅。画中对建筑物的构造、装修细部都有精细的描绘，但因为画面取景较近，在表现建筑全景方面就难以兼顾。《千里江山图》则能加以补充，它是宋画中表现住宅和村落全景多的一幅。

有一次，启功偶然从一个信封里找到几张“漏网”的敦煌写经残片照片，与傅熹年同看，说其中一张好，书法秀美潇洒，毫无职业写经人的习气。
这是一篇写经的发愿文。文中称，自己发愿要写三千部《妙法莲华经》，以为亡母“太原王妃”祈福。两人都觉得“太原王妃”眼熟，但一时想不起是谁。
几天后再见面，启功高兴地说，终于想起来了！武则天之父武士彟死后追赠太原王，太原王妃即武则天的生母杨氏。但武士彟还有其他子女，不能确定要发愿写经的就是武则天。当时无法查资料，这个疑问只能暂时搁置了。
1968年底“清理队伍”后，傅熹年获准回到人民队伍中，随全院职工整体下放河南的“五七干校”。之后，建筑研究院被撤销，人员星散。傅熹年被分配到甘肃天水，在国家建委第七工程局的工程公司为技术员，再次离开了古建。

傅熹年还回忆，鉴定组开会时，他和刘久庵常坐在一起，互相交谈。每次提出反对意见，总有人会问：你说不是他画（写）的，那你说是谁画（写）的？可能有感于此，一般鉴定时定其真伪就够了，但刘久庵还进一步研究伪品，尽可能找出作伪者，如指出多件祝允明书法都是吴应卯、文葆光伪作的。刘久庵不但熟悉大名家，还熟悉中小名家，对一些名家的不成功之作，他往往能力排众议定其为真笔。
巡回鉴定工作于1989年底结束，共过目全国6万多件书画作品。作为鉴定成果，出版了10册《中国古代书画目录》，其中编成24卷彩色《中国古代书画图录》

巡回鉴定休会期间，傅熹年还于1987年秋赴美国考察了博物馆藏中国书画。考察是由美国华美协进社社长、翁同龢之孙翁万戈安排的，原拟安排王世襄赴美，但王世襄将这一机会让给了更熟悉书画的傅熹年。
傅熹年历时110日，参观了纽约大都会艺术博物馆、波士顿美术馆等10个博物馆，看了大量以前只见于著录书和图录上的名作，大开眼界，归后整理成《旅美读画录》。
他此行有成就感的，是在参观美国华盛顿弗利尔美术馆时，在一个普通库里发现了国宝级的南宋画家夏珪真迹《洞庭秋月图》。