TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC
Khái niệm chung về kiến trúc
Kiến trúc là sự kết hợp giữa khoa học và nghệ thuật trong việc xây dựng và trang trí không gian sống, từ nhà ở đến các công trình công cộng Đây là lĩnh vực sáng tạo chủ yếu của con người, nhằm cải tạo thiên nhiên và tạo ra môi trường sống tốt hơn cho xã hội Thiết kế kiến trúc không chỉ đáp ứng yêu cầu về công năng mà còn phải đảm bảo tính thẩm mỹ, bao gồm các công trình như trường học, nhà hát và sân vận động Kiến trúc là một lĩnh vực phức tạp, bao hàm nghệ thuật, kỹ thuật, xã hội và kinh tế, luôn phát triển và thay đổi theo thời gian.
Kiến trúc có thể được hiểu từ nhiều góc độ khác nhau, và dưới đây là một số định nghĩa giúp khái quát ý nghĩa của nó.
Kiến trúc là một nghệ thuật tổng hợp và phức tạp, kết hợp các yếu tố từ nghệ thuật, khoa học, kỹ thuật và kinh tế Mục tiêu của kiến trúc là phục vụ nhu cầu đa dạng của con người trong xã hội, như được nêu bởi KTS Nguyễn Trực Luyện, Tổng thư ký hội kiến trúc sư Việt Nam, trong tuyên ngôn năm 1989.
Kiến trúc là nghệ thuật tổ chức môi trường sống, biến đổi môi trường tự nhiên thành không gian lý tưởng cho con người Nó sử dụng các công trình xây dựng để hài hòa với cảnh quan thiên nhiên, đồng thời đáp ứng tốt nhất nhu cầu vật chất và tinh thần ngày càng cao của con người.
Mục đích cuối cùng của kiến trúc là tạo ra không gian phục vụ xã hội, điều này đòi hỏi người kiến trúc sư phải hiểu rõ hoạt động của con người từ góc độ lịch sử, sinh thái và xu hướng phát triển.
Trong tiếng Việt, "kiến trúc" tương đương với thuật ngữ "architecture" trong nhiều ngôn ngữ khác Thuật ngữ này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp "architecton", có nghĩa là "nhà xây dựng bậc thầy".
Kiến trúc không chỉ là việc xây dựng nhà ở và các công trình lớn như dinh thự, cung điện, tàu thủy, ô tô, xe lửa, máy bay mà còn bao gồm cả thiết bị gia đình, các sản phẩm thương mại và công nghiệp, cũng như nghệ thuật ấn loát, sách báo và tạp chí.
Hình 1.1 Modulor 1955 của Kiến trúc sƣ Le Corbuser
Lịch sử phát triển xã hội qua các thời đại được phản ánh rõ nét trong di sản kiến trúc, với những công trình này là biểu tượng quan trọng cho đặc điểm mỗi thời kỳ Chúng không chỉ định hình hình ảnh đô thị mà còn thể hiện bản sắc văn hóa của các dân tộc.
Loại hình, vị trí, kích thước và chức năng của công trình phụ thuộc vào tính chất công năng như nhà ở, nhà công cộng và công trình công nghiệp Các yếu tố xác định loại hình công trình bao gồm thể chế chính trị, nhu cầu văn hóa, tư tưởng, tôn giáo, lối sống, truyền thống dân tộc và điều kiện tự nhiên Theo thời gian, một số thể loại công trình sẽ biến mất hoặc thay đổi về nội dung và hình thức, trong khi đó, những thể loại mới sẽ xuất hiện Kiến trúc không chỉ là ngành khoa học kỹ thuật mà còn là nghệ thuật tạo dựng một "thiên nhiên thứ hai" có tổ chức, nhằm đáp ứng tốt nhất nhu cầu vật chất và tinh thần của con người.
Tác phẩm kiến trúc không chỉ là công trình đơn lẻ mà còn bao gồm các quần thể như quảng trường, công viên, khu phố hay thành phố, trong đó tích hợp nhiều hệ thống hình khối và không gian nội, ngoại thất, tạo thành một thể thống nhất hỗ trợ lẫn nhau giống như một cơ thể sống Một ví dụ tiêu biểu là vùng đá thiêng Stonehenge ở Anh.
Hình 1.2 Vùng đá thiêng Stonehenge ở Anh
Sản phẩm của nghệ thuật kiến trúc có tính đặc thù riêng biệt, khác với các thể loại nghệ thuật khác, bởi sự sáng tạo ra hình khối và không gian cụ thể Điều này được thực hiện dựa trên những tiến bộ khoa học và công nghệ, nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội trong từng bối cảnh lịch sử Ví dụ, công trình kiến trúc Ai Cập cổ đại minh chứng cho sự kết hợp giữa nghệ thuật và công nghệ trong giai đoạn này.
Hình 1.3 Kiến trúc thời kỳ Ai Cập cổ đại (Temple of Amon, Karnak)
Nhà lý thuyết kiến trúc Vitruvius đã xác định ba tiêu chí quan trọng mà các kiến trúc sư cần tuân theo: bền vững, tiện lợi và vẻ đẹp Điều này có nghĩa là mọi sản phẩm kiến trúc phải đáp ứng ba nhóm tiêu chí chất lượng: công năng (thuận lợi, tiện ích), cấu trúc (độ bền vững và tính kinh tế), và thẩm mỹ (vẻ đẹp cùng hình tượng nghệ thuật thể hiện qua ý tưởng nội dung và hình thức của sản phẩm).
Kiến trúc là sự kết hợp giữa nghệ thuật và khoa học trong việc tổ chức không gian và thiết kế công trình Kiến trúc sư, với chuyên môn về kiến trúc, không chỉ tham gia vào thiết kế mà còn có thể hoạt động trong nhiều lĩnh vực khác như quy hoạch đô thị, thiết kế cảnh quan, quản lý dự án, thiết kế nội thất, đồ họa và tạo dáng công nghiệp.
Mỗi nền văn hóa, dựa trên vật liệu sẵn có, tri thức khoa học và kinh nghiệm thực tế, đã tạo ra những công trình kiến trúc độc đáo, phản ánh phong cách riêng và giá trị thẩm mỹ đặc trưng cho từng thời kỳ lịch sử.
Kiến trúc hiện đại tập trung vào công nghệ, vật liệu mới và sự sáng tạo cá nhân, dẫn đến việc ít liên kết với văn hóa địa phương Công trình Nhà trên thác của kiến trúc sư Frank Lloyd Wright là một ví dụ tiêu biểu cho xu hướng sáng tạo này.
Hình 1.4 Kiến trúc hiện đại - KTS Frank Lloyd Wright
1.1.2 Các yếu tố tạo thành kiến trúc
Đặc điểm và yêu cầu của kiến trúc
1.2.1 Đặc điểm của kiến trúc a Kiến trúc là tổng hợp giữa khoa học kỹ thuật và nghệ thuật
Một công trình kiến trúc cần phải đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người, ứng dụng hiệu quả các tiến bộ khoa học kỹ thuật, thỏa mãn yêu cầu kinh tế và đạt được tính thẩm mỹ cao, phù hợp với sở thích của đông đảo người dân.
Để tạo ra một sản phẩm kiến trúc chất lượng, cần sự hợp tác của nhiều chuyên gia, bao gồm kiến trúc sư, họa sĩ, điêu khắc, chuyên gia môi trường và kỹ sư từ các lĩnh vực khác nhau trong ngành xây dựng Hình 1.10 minh họa sự kết hợp giữa nghệ thuật tạo hình và kỹ thuật xây dựng trong kiến trúc.
Trong quá trình tạo dựng sản phẩm kiến trúc, các chuyên gia cần phối hợp chặt chẽ dưới sự chỉ đạo của kiến trúc sư Điều này yêu cầu kiến trúc sư không chỉ là nghệ sĩ mà còn phải có kiến thức về khoa học, kỹ thuật và công nghệ Nhờ vậy, sản phẩm kiến trúc sẽ đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng của con người và ứng dụng hiệu quả tiến bộ khoa học, công nghệ, từ đó đạt được hiệu quả kinh tế - xã hội tối ưu.
Hình 1.10 Bảo tàng Nghệ thuật Milwaukee, Mỹ (KTS Santiago Calatraval) b Kiến trúc phản ảnh tư tưởng và đặc trưng của xã hội
Sản phẩm kiến trúc được tạo ra bởi con người nhằm phục vụ nhu cầu sống và hoạt động của xã hội Do đó, sản phẩm này luôn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như thể chế chính trị, nền văn hóa, điều kiện kinh tế xã hội, cũng như trình độ khoa học, kỹ thuật và công nghệ của thời đại mà nó ra đời.
Mọi sản phẩm do con người tạo ra trong tiến trình lịch sử đều phản ánh sâu sắc thể chế chính trị, văn hóa và cuộc sống của xã hội Kiến trúc, với những hình tượng biểu trưng, mang ý nghĩa sâu rộng về một xã hội trong một giai đoạn lịch sử cụ thể Ví dụ, tòa tháp chọc trời ở Dubai không chỉ là biểu tượng của tiềm lực kinh tế xã hội mà còn thể hiện sự phồn thịnh của một trong những thành phố sầm uất nhất thế giới.
Trong suốt quá trình phát triển của nền văn minh nhân loại, nhiều thể loại kiến trúc độc đáo đã xuất hiện, phản ánh sự đa dạng về địa lý và các giai đoạn lịch sử khác nhau.
Hình 1.11 Tháp Dubai c Kiến trúc chịu ảnh hưởng rõ rệt của điều kiện thiên nhiên và khí hậu
Môi trường xung quanh đóng vai trò quan trọng trong điều kiện sống của con người, với kiến trúc không thể tách rời khỏi ảnh hưởng của thiên nhiên, địa lý và khí hậu Sự bố trí không gian, hình khối và màu sắc vật liệu kiến trúc thay đổi theo từng vùng miền Một tiêu chí quan trọng trong thiết kế kiến trúc là khai thác các yếu tố thuận lợi và khắc phục những điều kiện bất lợi của môi trường, nhằm tạo ra môi trường sống tốt nhất Mỗi khu vực có đặc điểm tự nhiên và khí hậu riêng, dẫn đến sự khác biệt trong kiến trúc Ví dụ, ở vùng khô nóng, kiến trúc thường có tường dày và ít cửa sổ để giảm thiểu tác động của thời tiết khắc nghiệt, trong khi ở vùng lạnh, mái nhà có độ dốc lớn giúp tuyết trượt xuống, giảm tải cho kết cấu mái.
Hình 1.12 Kiến trúc vùng lạnh, nhà ở khu vực Trung Á - Bắc Phi
Hình 1.13 Mái nhà có độ dốc lớn chống tuyết, Tp Lucern, Thụy sỹ
Kiến trúc cần phải thích ứng với điều kiện tự nhiên và khí hậu của từng vùng, từ tổ hợp không gian đến bố cục mặt bằng, xử lý vật liệu, lựa chọn trang thiết bị kỹ thuật và màu sắc Việc nghiên cứu kỹ lưỡng các yếu tố tự nhiên, khí hậu và điều kiện sinh thái là cần thiết để tạo ra những sản phẩm kiến trúc tốt, đáp ứng nhu cầu sử dụng và hài hòa với cảnh quan thiên nhiên Điều này không chỉ góp phần hoàn thiện cảnh quan mà còn tạo nên bản sắc kiến trúc riêng biệt cho từng vùng miền.
Mỗi dân tộc phát triển một truyền thống văn hóa độc đáo do ảnh hưởng của tự nhiên và khí hậu, cũng như cách ứng xử để thích nghi với môi trường Bản sắc văn hóa là yếu tố cốt lõi, thể hiện tinh túy của mỗi dân tộc và hiện diện trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội Nó không chỉ phản ánh qua tư tưởng, lối sống, cách ứng xử mà còn trong các ngành nghệ thuật, bao gồm cả kiến trúc.
Văn hóa luôn biến đổi theo từng giai đoạn lịch sử, nhưng nguồn cội văn hóa truyền thống vẫn bền bỉ tồn tại Mỗi dân tộc đều sở hữu những phong tục, tập quán, và truyền thống văn hóa đặc trưng, phản ánh lối sống riêng biệt của họ.
Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, sự giao lưu văn hóa giữa các dân tộc toàn cầu ngày càng gia tăng Để thích ứng với xu hướng này, giá trị văn hóa, đặc biệt là kiến trúc, cần được hiện đại hóa, nhưng vẫn phải giữ vững bản sắc dân tộc, nhằm vừa hội nhập vừa bảo tồn những nét độc đáo riêng.
Tính dân tộc thường được phản ánh rõ nét qua công trình kiến trúc vê nội dung và hình thức:
Bố cục mặt bằng cần phải tuân thủ phong tục tập quán và tâm lý của dân tộc, đồng thời tận dụng hiệu quả các yếu tố thiên nhiên như khí hậu, địa hình và vật liệu.
Tổ hợp hình khối mặt đứng, tỷ lệ, chi tiết trang trí, màu sắc và vật liệu được phối hợp một cách hài hòa nhằm đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ đa dạng của các dân tộc.
Hình 1.14 Đền Taj Mahal, Ấn Độ
Hình 1.15 Đền thờ thánh Phêrô, Vatican (Kiến trúc tôn giáo)
Hình 1.16 Chùa Tây Phương, Việt Nam
Hình 1.17 Chùa Horyu-ji, Nhật Bản
Hình 1.18 Tử cấm thành, Trung Quốc
Hình 1.19 Nhà thờ Saint Basil's Cathedral, Nga
Hình 1.20 Tháp nghiêng Pisa, Italia
Hình 1.21 Nhà ở nông thôn, Việt Nam
Hình 1.22 Tháp Chàm Pôshanƣ - Kiến trúc Chămpa, Phan Thiết
1.2.2 Các yêu cầu của kiến trúc
Kiến trúc không chỉ phản ánh cuộc sống con người mà còn phát triển song song với lịch sử nhân loại Các tác phẩm kiến trúc được tạo ra nhằm đáp ứng những nhu cầu thiết yếu của xã hội, bao gồm tính thích dụng, độ bền, giá trị thẩm mỹ và yếu tố kinh tế.
Bốn yêu cầu chính trong kiến trúc bao gồm mục đích sử dụng, đáp ứng nhu cầu vật chất và thẩm mỹ của con người Đầu tiên, tác phẩm kiến trúc cần đạt yêu cầu thích dụng, đảm bảo sự phù hợp với sinh hoạt và mang lại tiện lợi, thoải mái cho người sử dụng trong từng loại hình công trình.
- Mặt bằng phải có dây chuyền hợp lý, không gian phù hợp, tiện nghi, giao thông ngắn gọn, không chồng chéo
Phân loại kiến trúc và phân cấp nhà dân dụng
1.3.1 Phân loại kiến trúc a Phân loại theo chức năng
Theo chức năng, kiến trúc thông thường có 5 loại:
Công trình dân dụng bao gồm các công trình phục vụ nhu cầu sinh hoạt, làm việc, nghỉ ngơi và giải trí, như nhà ở (biệt thự, chung cư, song lập, tứ lập, phố liền kề) và các công trình công cộng như trường học, bệnh viện, khách sạn, chợ, trụ sở hành chính, và ga hàng không Đặc điểm chung của loại hình công trình này là sự đa dạng trong hình khối, phong phú trong tạo hình, sử dụng nhiều loại vật liệu, và chú trọng đến việc trang trí nội thất.
Công trình công nghiệp bao gồm các hạng mục phục vụ sản xuất như nhà máy, kho bãi, bến cảng và trạm động lực Những công trình này thường có đặc điểm chung là khối lượng lớn, thiết kế gọn gàng và khỏe khoắn, cùng với hệ thống trang thiết bị kỹ thuật phức tạp phục vụ cho hoạt động sản xuất.
Công trình nông nghiệp bao gồm các cơ sở phục vụ cho sản xuất nông nghiệp như nông trường, trang trại và trạm bơm Đặc điểm chung của loại công trình này là cấu trúc đơn giản, thường chỉ có ít tầng và dễ dàng trong quá trình thi công.
Công trình quốc phòng bao gồm các cơ sở phục vụ cho mục đích bảo vệ tổ quốc và hoạt động của quân đội, như doanh trại, công sự và trại huấn luyện Những công trình này thường có đặc điểm chung là thiết kế khối đơn giản, đồng nhất, kiên cố và dễ dàng trong thi công.
Công trình quy hoạch là tập hợp các quần thể công trình liên hoàn, trải dài trên không gian rộng lớn, bao gồm các trung tâm thành phố, tỉnh lỵ, huyện lỵ, khu nhà ở, cụm công nghiệp, công viên quốc gia và đô thị mới.
Hình 1.28 Nhà máy công nghiệp
Hình 1.29 Quy hoạch khu dân cƣ b Phân loại theo số tầng
- Công trình ít tầng: Là các công trình chỉ cao tối đa hai tầng, các công trình này chỉ cần trang bị các loại cầu thang thường
Công trình nhiều tầng, với chiều cao từ 3 đến 5 tầng, yêu cầu thiết kế thang máy đáp ứng nhu cầu di chuyển và đảm bảo an toàn thoát hiểm cho cư dân ở các tầng.
- Công trình cao tầng: 7 đến 29 tầng được xem là nhà cao tầng
- Công trình nhà chọc trời: Trên 30 tầng có chiều cao trên 100 mét c Phân loại theo kết cấu
Kết cấu thường gặp trong các công trình kiến trúc chủ yếu là gạch đá, gỗ, thép, bê tông cốt thép… (Hình 1.30, Hình 1.31 và Hình 1.32)
Hình 1.30 Kết cấu gỗ truyền thống nhà ở Việt Nam
Hình 1.31 Kết cấu đá, Angkor - Campuchia
Hình 1.32 Kết cấu bê tông cốt thép d Phân loại theo biện pháp thi công
Gồm có 2 loại: thi công thủ công và thi công lắp ghép
Thi công thủ công là phương pháp xây dựng chủ yếu dựa vào sức lao động của người thợ, sử dụng vật liệu từ thị trường hoặc địa phương.
Thi công lắp ghép chủ yếu sử dụng các cấu kiện sản xuất sẵn và hàng loạt từ các nhà máy Việc phân loại này dựa trên đối tượng phục vụ và ý nghĩa xã hội của từng loại cấu kiện.
Nhà ở cho người có thu nhập cao, như biệt thự sang trọng với sân vườn, thường được thiết kế riêng theo yêu cầu của gia chủ Các kiến trúc sư căn cứ vào đặc điểm khu đất và nhu cầu cụ thể của chủ nhà, không nhất thiết phải tuân theo các tiêu chuẩn tiện nghi và kỹ thuật chung Đây là loại hình nhà ở dành cho đối tượng thiểu số trong xã hội, mang lại sự tiện nghi và phong cách sống đẳng cấp.
Nhà cho đối tượng có thu nhập khá và trên trung bình thường là nhà lô phố hoặc nhà liền kề với tiện nghi vừa phải Họ có thể lựa chọn mua đất để xây dựng theo nhu cầu riêng hoặc thuê các căn nhà có điều kiện sống tốt.
- Những căn hộ cho người thu nhập thấp và nghèo, nhóm đối tượng này có tỷ trọng khá đông đảo trong xã hội
1.3.2 Phân cấp nhà dân dụng
Vai trò và tác dụng của nhà dân dụng trong nền kinh tế quốc dân khác nhau, do đó cần phân loại và sắp xếp các công trình dân dụng theo từng cấp chất lượng yêu cầu riêng Điều này tạo cơ sở cho việc quy định tiêu chuẩn, lựa chọn giải pháp thiết kế kiến trúc và kết cấu, cũng như sử dụng vật liệu và thiết bị kỹ thuật bên trong và bên ngoài nhà Việc này phải phù hợp với điều kiện xã hội và kỹ thuật kinh tế của đất nước trong từng giai đoạn phát triển lịch sử, đồng thời tối ưu hóa hiệu quả kinh tế xã hội và tính hợp lý trong sử dụng và khai thác công trình.
Việc phân cấp nhà dân dụng được dựa trên các cơ sở sau:
- Chất lượng sử dụng công trình;
- Độ bền lâu của công trình;
- Độ chịu lửa của công trình a Về chất lượng sử dụng công trình
Chất lượng sử dụng của công trình thường thể hiện ở các mặt sau đây:
- Thành phần phòng trong công trình (hoàn chỉnh, không hoàn chỉnh hay tối thiểu), các tiêu chuẩn về diện tích, chiều cao và khối tích các phòng đó;
Đặc điểm và mức độ tiện nghi của các phòng trong công trình được thể hiện qua các tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo, điều kiện âm thanh rõ ràng và dễ nghe, khả năng cách âm tốt, cũng như điều kiện nhìn rõ, che mưa, che nắng và thông thoáng.
- Mức độ và chất lượng trang thiết bị kỹ thuật vệ sinh;
- Mức độ trang trí nội thất và khả năng áp dụng các vật liệu trang trí hiếm và đắt tiền
Theo chất lượng sử dụng nhà dân dụng chia thành bốn bậc:
- Bậc I: Chất lượng sử dụng có yêu cầu cao;
- Bậc II: Chất lượng sử dụng có yêu cầu trung bình;
- Bậc III: Chất lượng sử dụng có yêu cầu thấp;
Bậc IV yêu cầu chất lượng sử dụng tối thiểu, đặc biệt chú trọng đến độ bền lâu của công trình Độ bền được thể hiện qua việc sử dụng nguyên vật liệu có độ bền cao, khó bị lão hóa và ít bị ảnh hưởng bởi môi trường xâm thực, đặc biệt cho các kết cấu chịu lực chính Chất lượng vật liệu bao che và ốp phủ cũng rất quan trọng, giúp bảo vệ các bộ phận chịu lực khỏi tác động phá hoại Về độ chịu lửa, công trình cần có khả năng chống chịu nhiệt độ cao và ngọn lửa mà không làm hỏng cấu kiện chính hoặc gây ra hiện tượng làm việc bất thường Các yếu tố này quyết định đến độ chịu lửa của nhà.
Mức độ cháy của các vật liệu xây dựng, bao gồm tường, khung, cột, sàn và mái, phản ánh khả năng bắt lửa và cháy của chúng Các vật liệu này được phân loại thành ba nhóm dựa trên mức độ cháy của chúng.
Nhóm vật liệu không cháy bao gồm các loại vật liệu không thể bùng cháy thành ngọn lửa, không cháy âm ỉ và không biến thành than Các ví dụ điển hình của nhóm vật liệu này là các vật liệu khoáng và kim loại.
Kết cấu kiến trúc và phân loại kết cấu kiến trúc
1.4.1 Liên hệ giữa kiến trúc và kết cấu
Kiến trúc không chỉ phản ánh đời sống và trình độ phát triển của nhân loại mà còn biến đổi theo từng vùng miền và thời kỳ lịch sử khác nhau Bài viết này sẽ khám phá mối liên hệ giữa kiến trúc và kết cấu trong các công trình kiến trúc từ xưa đến nay, đặc biệt là kiến trúc dựa trên kết cấu chịu lực.
Lối kiến trúc cổ điển phương Tây, đặc biệt là trong thời kỳ Hy Lạp cổ đại, nhấn mạnh tính hợp lý trong cấu trúc và thiết kế, với đền thờ Parthenon ở Athens là một ví dụ tiêu biểu Đặc điểm nổi bật của kiến trúc này là yêu cầu về sức chịu lực, quyết định hình dạng của công trình Hệ thống cột và dầm tại Parthenon, tương tự như khung kết cấu hiện đại, tạo nên hệ thống chịu lực vững chắc Đường lối kiến trúc thể hiện qua cột Doric với những đường cong tinh xảo, tạo cảm giác cân đối và thu hút ánh nhìn Tuy nhiên, lối kiến trúc này dần biến mất khi người ta muốn tách biệt giữa vẻ đẹp bên ngoài và chức năng chịu lực của công trình.
Hình 1.33 Đền Parthenon, Athens, Hy Lạp
Bước sang thế kỷ XX, sự phát triển của vật liệu xây dựng, đặc biệt là thép, đã tạo ra bước nhảy vọt trong kết cấu và kiến trúc Các công trình đặc thù thể hiện rõ ràng ý tưởng kiến trúc qua kết cấu, điển hình là hệ thống vòm Một ví dụ nổi bật là trạm ga Rail Terminal tại Waterloo Station, Anh quốc, với hệ thống vòm chịu lực được cấu thành từ các đa diện.
Hình 1.34 Trạm ga Rail Terminal ở Waterloo Station, Anh b Vẻ đẹp của kết cấu
Khác với các công trình kiến trúc loại một, nơi mà hệ thống kết cấu được trang trí chủ yếu bằng vẻ đẹp bên ngoài, thiết kế thường chú trọng vào yếu tố thẩm mỹ hơn là sự sáng tạo khoa học Điều này dẫn đến việc các công trình này không được đánh giá cao về mặt kỹ thuật Sự khác biệt giữa lối kiến trúc đầu tiên và hình thức thứ hai chính là vẻ đẹp của kết cấu.
Hình thái kiến trúc "vẻ đẹp của kết cấu" cũng được chia thành ba loại:
Loại kiến trúc biểu tượng đầu tiên thường lấy cảm hứng từ công nghệ hàng không, điển hình là vòm cổng chào tại trụ sở Lloyds Công trình này được tạo ra từ những cấu kiện thép cong, thiết kế thông minh cho phép ánh sáng tự nhiên đi vào, phản ánh cấu trúc của thân máy bay.
Loại kết cấu thứ hai, được gọi là “artificially created circumstances”, tạo ra hệ kết cấu phức tạp hơn so với hệ khung dầm cột truyền thống Ví dụ điển hình là trung tâm Pompidou ở Pháp, nơi sử dụng hệ dàn với hai đầu thừa gọi là “Gerberette Bracket” Hệ kết cấu này giúp giảm độ võng nhờ vào các thanh chống đứng (vertical tie rods) liên kết với các đầu mút thừa, mặc dù điều này dẫn đến chi phí cao hơn do phải truyền ứng suất kéo xuống móng.
Loại kết cấu thứ ba, được gọi là “incompatible with structural logic” (kết cấu phản logic), tương tự như loại thứ hai nhưng khác biệt ở chỗ nó dựa vào kiến trúc để lựa chọn phương án kết cấu Một ví dụ tiêu biểu cho loại kiến trúc này là trụ sở Lloyds tại Anh.
Hình 1.35 Vòm cổng chào của trụ sở Lloyds
Hình 1.36 Trung tâm Pompidou, Pháp
Trụ sở Lloyds ở Anh nổi bật với thiết kế có lõi trung tâm và hình dáng cao tầng, dẫn đến hiện tượng xoắn do lệch tâm khi chịu tải trọng Thay vì sử dụng hệ thống dầm truyền thống, công trình áp dụng hệ thống giằng tương tự như Trung tâm Pompidou với tám cột xung quanh lõi để giảm momen xoắn, mặc dù vẫn bị ảnh hưởng bởi yêu cầu kiến trúc không khuyến khích sử dụng dầm Sau này, hệ thống này đã được cải tiến và thay thế bằng vách cứng chịu lực, tương tự như các công trình nhà cao tầng hiện đại.
Những công trình theo đường lối “vẻ đẹp kết cấu” thể hiện rõ ràng thông điệp mà các kỹ sư và kiến trúc sư muốn truyền tải Họ không thiếu khả năng, mà muốn mang đến một góc nhìn kỹ thuật độc đáo, phù hợp với chức năng của công trình và bền vững theo thời gian Sự phối hợp giữa kiến trúc và kết cấu là yếu tố then chốt trong việc tạo ra những tác phẩm nghệ thuật xây dựng này.
Sự ra đời của lối kiến trúc thứ ba đã mở ra cơ hội cho các kiến trúc sư phát triển ý tưởng sáng tạo, trong khi các kỹ sư thiết kế hệ thống chịu lực với sự hỗ trợ của công nghệ vật liệu như bê tông cốt thép và thép Những công trình độc đáo, biểu tượng cho nơi chúng được xây dựng, bao gồm nhà nhịp lớn, nhà cao tầng và công trình nhẹ có thể di dời, yêu cầu sự phối hợp chặt chẽ giữa kiến trúc sư và kỹ sư kết cấu Đây chính là xu hướng nổi bật của thời đại mới.
Công trình nhịp lớn (Long-span Building) là những công trình có khoảng cách cột theo phương ngang lớn, thường trên 40 m, nhằm giảm số lượng cột bên trong để tối ưu hóa không gian sử dụng Những công trình này chủ yếu chịu tải trọng tự nhiên như tải trọng bản thân, gió và động đất, do đó, kết cấu thường được sử dụng là dàn, vòm với thanh căng Trước thời đại công nghiệp, kết cấu nhịp lớn chủ yếu là gỗ, nhưng với sự phát triển của bê tông cốt thép và thép, công nghệ đã tạo ra những giải pháp mới cho nhà nhịp lớn Những công trình này thường là hanga máy bay, nhà triển lãm hoặc sân vận động, với các thiết kế kiến trúc đặc trưng và thẩm mỹ cao, như xưởng chứa máy bay Red Bull’s Austrian Wing ở Áo và sân vận động Wembley ở Anh.
Hình 1.38 Xưởng Red Bull’s Austrian Wing, Áo
Hình 1.39 Sân vận động Wembley, Anh
Nhà cao tầng là biểu tượng kiến trúc tiêu biểu của xã hội hiện đại, ra đời nhằm giải quyết các vấn đề xã hội và thể hiện khát vọng vươn lên của con người Đặc điểm nổi bật của nhà cao tầng là khả năng chịu tải trọng động, bao gồm gió và động đất Do đó, kỹ sư cần phải tập trung vào việc đảm bảo lực chịu và ổn định cho công trình, từ đó kiến trúc và kết cấu phát triển song song với nhau.
"Người anh em song sinh" biểu thị sự phát triển mạnh mẽ của xã hội về không gian và thời gian, với những công trình tiêu biểu như Burj Khalifa ở Dubai, Bitexco tại thành phố Hồ Chí Minh và Taipei ở Đài Loan.
Hình 1.40 Toà nhà cao nhất thế giới - Burj Khalifa ở Dubai
Hình 1.41 Toà nhà Bitexco, Tp Hồ Chí Minh
Hình 1.42 Taipei 101 (Tuned Mass Damper)
Công trình nhẹ là loại công trình có trọng lượng kết cấu tối thiểu và dễ dàng tháo lắp, thuận tiện cho việc vận chuyển Những đặc điểm này rất cần thiết cho các khu triển lãm tạm thời Một ví dụ tiêu biểu là nhà triển lãm IBM Europe, được thiết kế bởi kiến trúc sư Renzo Piano vào cuối thế kỷ 20.
Hình 1.43 Nhà triển lãm IBM Europe
Hệ kết cấu chính bao gồm các thanh gỗ sồi mỏng được liên kết bằng chóp kim tự tháp từ polycarbonate và dải liên kết nhôm Đặc trưng của hệ kết cấu này là vật liệu nhẹ và dễ tháo lắp, phù hợp với tiêu chí của Lightweight Building Kiến trúc trong các công trình này không chỉ tạo sự mềm mại mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ cao, đặc biệt trong các công trình nhịp lớn, đồng thời đáp ứng yêu cầu về cường độ và điều kiện sử dụng Kết cấu đóng vai trò chủ đạo trong thiết kế.