废了大量的人力物力，营建东京城池并完善城防设施，以充作人造屏障。修建了东京城的外城、内城、皇城三重相环的城池，并绕以内外城濠，将东京坚固、严密地保护起来，形成一个超级堡垒。
东京外城,始筑于五代后周时期，当时周世宗筑京城，取虎牢关土为之，坚密如铁，即便是被石砲击中也只是有个凹坑而已。历代对外城屡次增修，城濠亦经多次疏浚，至此时由一道宽十余丈的护城壕环绕，两岸也都种上了杨柳，禁止采伐，以阻挡攻城的敌军。
东京里城，系保卫京师的第二道屏障，其在军事上是作为外城与皇城之间的缓冲地带，以进一步保障皇宫的安全。赵佶在宣和六年十二月下诏兴整修修里城城墙、城濠及诸城门，加强防御功能。
皇城，位于东京城中部偏北处，为宋朝廷及部分中央官府所在地。这里原是唐宣武军节度使的衙署。真宗大中祥符五年正月，下诏“以砖垒皇城”，此为中国古城墙外包砖之始。并且，在皇城四角筑起高数十丈的角楼，城外包砖及城上建角楼，大大加强了皇城的防御能力，为此后的历代继承。
城门因是防卫上的薄弱环节而成为宋廷刻意经营之处，外城共辟城门十二座，除南薰门等四座正门因通御路而属直门两重之外，其余皆修瓮城三层，屈曲开门。除加固城门、建造瓮城之外，还于神宗元丰年间封筑团敌马面，这是城墙的附属物，其作用在于加强防守，使攻城者三面受击，且利于加固墙体。
另外，宋外城上还设有御敌之武器，每二百步置一防城库，贮守御之器，城墙上广置战棚，又将外城诸门皆用纯铁包裹,再开历史先河，。此外在禁军中专门成立‘广固军’二十个指挥，这是一支专业的工程兵队伍，他们的工作就是修筑维护城防措施。
金军第一次兵临开封城下，选择了酸枣门、封丘门及汴河上下水门这些城防上的薄弱之处作为突破口，但均未攻下。在其他地方,由于外城城濠宽广，金兵无法近城,曾采用‘洞屋’之法,从洞内运送土、木之物填塞城濠，待填平部分城濠后，发起强攻，可是都无功而返，可见外城防御之坚固。
在女真人上次撤围之后，赵桓派人修治楼橹城防之务，只是他觉得满朝文武值得托付大事的人没有一个，生恐这些人借此“国家工程”从中贪腐
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