1932年4月，梁思成在薊縣調查獨樂寺的時候，就聽說寶坻縣有個西大寺，建築結構與獨樂寺約略相同。後來設法找來西大寺的照片，鑒別了一下，竟然是遼式的原構。於是，在這年6月11日，他就和社員東北大學學生王先澤以及一個隨從，一同出發到寶坻縣去。
      梁思成上次去的薊縣，是一個優美可人的山麓小城，使人聯想到法國的村鎮，宛如重游Fugere Aries一般。誰知離薊縣南面僅70裡的寶坻縣，卻只見一條塵土飛揚的街道，光溜溜沒有半點樹影。住宿的客店，爬滿蒼蠅，窗外則是喂牲口的去處。大街上主要的商品是鹹魚，真是一出旅館，便入"鹹魚之肆"了。
      寶坻城中除西大寺(廣濟寺)外，還有東大寺--大覺寺。據《縣志》的記載，東大寺的確是遼代的建築，但是現在除去一座碑外，原物已一無所存。《縣志》中所記的城東東岳廟裡的劉藍塑像，也已變得連東安市場的泥花臉都不如。城北的洪福寺，已見不到"高閣稜噌，虬松遠蔭，渠水流其前"的美景，只有破漏的正殿和叢生的荊棘。在城中心所看到的金代的鎮海石幢，既不美，又不古，乃是後代重修的怪物。
      廣濟寺坐落在西門內西大街上，西大寺的天王門已經"摩登化"了，門內原有的四大天王已被毀去，門口掛著"民眾閱報處"的招牌，梁思成一行去考察時，裡面卻坐了許多軍人在吸煙談笑。配殿和它南邊的鐘樓、鼓樓和天王門，都是明清以後的建築物，與正中的三大士殿比起來真是矮小得可憐。
      當時，三大士殿已經成了騎兵團貯草的倉庫，殿前堆了許多馬草，像前的石碑也全都淹沒在草堆裡了。這座大殿從外形看的確是遼代的形制，但初看上去很平常，幾乎令人失望。殿裡有許多工人在軋馬草，滿屋塵土飛揚，三大士像、侍立的菩薩、韋馱、十八羅漢，全籠罩在塵霧迷蒙之中。可是梁思成抬頭一看，大殿上部並沒有天花，正是宋《營造法式》裡所說的"徹上露明造"，而其梁枋結構的精巧，在後世建築物裡還沒有見過。他們當初的失望一下子煙消雲散，而這失望後的高興，更是趣味無窮。只覺得繼發現獨樂寺以後，幾個月內又找到了一座遼代建築，實在是一種奢侈的幸福了。
       梁思成從草堆中的碑碣，考證到該寺的歷史。根據這些碑文，寶坻始名"新倉"，是後唐貯鹽的地方；歸遼後置"新倉鎮"，金才改制為縣，更名為"寶坻"。到修建廣濟寺之時，當地已歸遼六七十年，是一個繁榮的商業集鎮。所謂："......鳳城西控，日迎碣館之賓；熬海東鄰，時揖雲槎之客。而復抗榷酤之劇物，面交易之通衢：雲屯四境之行商，霧集百城之常貸......"。
       據梁思成考證；廣濟寺的開山祖師是弘演法師，到第二世道廣及義弘時，才於太平五年(1025年)建成三大士殿。弘演主持廣濟寺的時間，若以20年計，則寺之創始，當在太平五年之前20年，即聖宗統和二十三年(公元1005年)；這一年代可以假定為廣濟寺的創始年代。
       根據立於萬歷九年的碑上所記，殿後還有一座高為180尺的木塔，在遼亡的時候被燒為灰燼。後來，比丘真寧在木塔故址上修建寶祥閣，乾隆十年的炷坻縣是勐記載它"高數十尺，憑欄遠眺崆峒諸山，歷歷在目"雲雲。但此閣或坍塌、或燒毀已無可考據；而三大士殿卻劫後猶存，更令人覺得寶貴了。
       "三大士殿的外形是一座東西五間，南北四問，單層，單檐，四阿(即庑殿)的建築物。斗棋雄大，出檐深遠。屋頂舉折緩和，與清式的陡峻大異。因進深甚大；正脊只比當心間略長不多。脊端有碩大的正吻。全部權衡與薊縣獨樂寺山門略同而大過之。"
       太平五年碑說它是五間八架，按清代匠人的說法，就是九檩五間。按西方的說法，就是一個長的一面六柱，短的一面五柱的列柱式大廳。平面是個長方形，由柱中算，東西長約24．50米，南北18米。內圍前面(南面)二柱不與左右(東西)成列，而向後(北)移一架(半間)之遠，所以內圍所包括的並非一個長方形。因這柱為之特殊，上部梁架也因而受極大的影響。"這是宋《營造法式》中所未提及的"移柱造法"，梁思成對這一奇特的結構十分關注。
       在三大士殿中，十字交叉的梁與柱通過斗棋互相咬合在一起，幾層橫梁疊落在一起，其上又有斜向的叉手、托腳，一些縱向的構件把一榀榀構架，完全織成一體。而在明清建築中，斗棋與梁架的關系則頗為粗疏。梁思成用一個"織"字，形象地反映了三大士殿內部結構的特征。梁思成對於重要的梁枋構件進行了計算，並指出"在三大士殿全部結構中，無論殿內殿外的斗棋和梁架，我們可以大膽地說：沒有一塊木頭不含有結構的機能和意義。"
      滿屋的草堆妨礙著他們的工作，但是大殿後部的草堆得和檐一樣高，又使他們得以毫不費力地爬了上去，對梁枋斗棋盡情地觀摩；便又覺得這可惡的草堆似乎也是"有一弊必有一利"了。梁思成又請人搭架扎梯，登上離地6米的殿頂，才發現正脊的尺寸，在地上用肉眼觀看，是看不出實在大小的。由瓦溝至脊上皮，計高1．53米，幾乎有一個人那麼高，在脊的那一面便不易看見脊的這一面。正吻則整整有兩個半人高；兩正脊之長只比當心問長一點，在雄大緩和的屋頂上，尤顯得短促雄壯；所呈現的造型與後代建築是完全不同的。
       如果說在獨樂寺，梁思成對照宋《營造法式》，對觀音閣上24種斗棋的不同功用和形制作過深入的研究；那麼在三大士殿，他則是對大殿內部的梁枋構架的妙處作了仔細的觀摩和鑒賞。宋《營造法式》是他理解這些古建築的一把鑰匙；而這些古建築又加深了他對宋《營造法式》的理解。
       對薊縣獨樂寺觀音閣及山門的研究，是梁思成在中國古建築研究上的突破，這在國際學術界也產生了極大的反響；而對三大士殿的研究，則使他在建築史學界的地位日益鞏固。
       1932年梁思成和林徽因的第二個孩子降生了，他們給他取名"從誡"，是他們希望兒子繼續從事中國古建研究的一次表白。林徽因還曾為從誡賦詩：
       我說你是人間的四月天；笑響點亮了四面風；輕靈在春的光艷中交舞著變。你是一樹一樹的花開，是燕在梁間呢喃，--你是愛，是暖，是希望，你是人間的四月天。
可是，不久之後，徽因的肺結核又犯了，她不得不帶著孩子連同母親一起到香山去養病.