Triết lý thiết kế cho KTS từ bài học “thiết kế” của tự nhiên

Khi mang nguyên tắc “Hình thức đi sau chức năng” của tự nhiên vào bản vẽ, kiến trúc sư không chỉ thay đổi cách vẽ, mà còn phải thay đổi toàn bộ hệ quy chiếu về cái đẹp. Chúng ta không “sáng tác” hình khối; chúng ta “khám phá” hình khối thông qua việc giải bài toán của tự nhiên.

1. Tư duy tạo hình: Đừng vẽ một tòa nhà hình cái cây chỉ vì nó “đẹp”

Sai lầm phổ biến nhất của sinh viên là nhầm lẫn giữa Biomorphism (Vị hình sinh – Bắt chước hình dáng) và Biomimicry (Phỏng sinh học – Bắt chước cơ chế).

• Cái bẫy của Biomorphism: Vẽ một tòa nhà có cột hình thân cây, mái xòe ra như tán lá, sơn màu xanh lục và gọi đó là “kiến trúc sinh thái”. Đây chỉ là sự sao chép hời hợt về mặt thị giác. Tự nhiên không bao giờ thiết kế một cái cây chỉ để cho đẹp.
• Tư duy Phỏng sinh học: Một cái cây có hình dáng như vậy vì nó là một “cỗ máy” hoàn hảo: bộ rễ vươn ra để neo giữ và hút nước, thân cây hình trụ dồn vật liệu vào những nơi chịu ứng suất uốn lớn nhất (tiên đề ứng suất đồng đều của Claus Mattheck), và tán lá phân bổ theo quy luật toán học (dãy Fibonacci) để mọi chiếc lá đều đón được nắng mà không che khuất nhau. Nếu công trình của bạn hình cái cây, nó phải làm được những nhiệm vụ tương tự.

2. Logic kỹ thuật: Hình dáng là kết quả của bài toán chịu lực và vi khí hậu

Kiến trúc sư cần nhìn nhận đường nét trên bản vẽ không phải là những nét cọ nghệ thuật, mà là Biểu đồ của các lực tác động (Diagram of Forces).

• Về mặt kết cấu: Hãy vẽ một đường cong vì nó giúp chuyển hướng lực nén xuống móng tốt hơn một đường thẳng, giống như cách xương đùi của con người hay mạng nhện phân tán lực. Thay vì sử dụng những khối bê tông đặc nặng nề, hãy học cách thiên nhiên sử dụng các cấu trúc rỗng, xốp hoặc đan lưới để đạt độ cứng tối đa với lượng vật liệu tối thiểu.
• Về mặt khí động học: Hãy bo tròn một góc tòa nhà vì nó giúp giảm hệ số cản gió (wind load) và tránh hiện tượng gió giật ở các hẻm phố (vortex shedding), chứ không phải vì mặt tiền bo tròn trông “mềm mại” hơn.

3. Tính logic và công năng: Hình thức được đẽo gọt bởi các dòng chảy (Flows)

Trong tự nhiên, mọi sinh vật đều được “đẽo gọt” bởi các dòng chảy của năng lượng, gió và nước (như Steven Vogel đã phân tích trong cuốn Life in Moving Fluids). Hình thức của một công trình kiến trúc cũng phải tuân theo sự đẽo gọt này:

• Dòng chảy không khí: Hình khối công trình phải được quyết định bởi cách không khí di chuyển qua nó. Nó có giúp hút gió mát vào mùa hè (thông gió vách chéo – cross ventilation) và cản gió lạnh vào mùa đông không?
• Dòng chảy năng lượng (Nhiệt & Sáng): Mặt đứng tòa nhà (facade) không nên là một lớp vỏ trang trí đồng nhất. Tùy theo hướng nắng (Đông, Tây, Nam, Bắc), vỏ công trình phải có độ mở, góc nghiêng và lam chắn nắng khác nhau, giống như cách lỗ chân lông của sinh vật đóng mở để điều hòa thân nhiệt.
• Kết luận: Khi bạn tính toán đúng các dòng chảy này, hình thức công trình sẽ tự động xuất hiện. Lúc này, cái đẹp của đồ án là vẻ đẹp của sự chính xác, của hiệu năng và của một thực thể sống đang hô hấp cùng môi trường.

4. Tài liệu tham khảo:

Ilaria Mazzoleni, Architecture Follows Nature
Claus Mattheck, Trees: The Mechanical Design
Steven Vogel, Life in Moving Fluids

Tham khảo thêm: KIẾN TRÚC PHỎNG SINH HỌC

| TKX |