TIẾP CẬN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BỀN VỮNG TRONG ĐỒ ÁN SINH VIÊN. KTS. Hoàng Thúc Hào KTS. Vương Đạo Hoàng Khoa Kiến trúc-Quy hoạch, Đại học Xây Dựng 1. Hiện trạng học đồ án kiến trúc Phương pháp học hiện tại của Sinh viên Giáo viên chọn địa điểm khu đất thực tế nhằm nhấn mạnh mối quan hệ hữu cơ giữa công trình và khu đất và tăng tính thực tế của đồ án. Ba giai đoạn quan trọng: a. Phân tích dữ liệu (phân tích hiện trạng, công nghệ, số liệu…) b. Thiết kế đồ án : đề xuất giải pháp, nghiên cứu công nghệ c. Thể hiện đồ án. Có sự đứt đoạn giữa bước 1 và bước 2,3. Đồ án sinh viên không thể hiện được mối liên hệ giữa hiện trạng và giải pháp kiến trúc thường không thể hiện sự liên quan tới bối cảnh khu đất: môi trường, khí hậu, cảnh quan, xã hội, lịch sử…
Hình 1. Ví dụ về việc sinh viên thể hiện đồ án Hình 2. Đồ án khách sạn với phần mái kính không liên quan tới bối cảnh chịu nắng Đối với các đồ án, thông thường phần phân tích hiện trạng sinh viên không làm hoặc làm rất đơn giản so với tỉ trọng của khối lượng đồ án, phương pháp thiết kế vẫn tập trung vào việc tìm hình khối sau đó ghép ngược lại hiện trạng khu đất.
Hình 3. Đồ án nhà hàng đầu dốc Hàng Than: hình khối không liên quan gì tới bối cảnh xung quanh.
Hình 4. Đồ án nhà ở công nhân: cách tổ hợp mặt bằng với sân trong không khả thi, thiếu các không gian đệm.
2. Phân tích Kiến trúc & ý nghĩa của nơi chốn Kiến trúc trong bối cảnh không phải là tìm cách làm công trình nổi bật hay tạo một sự đột phá cơ bản mà nó phải thể hiện được mối quan hệ hình ảnh một cách mạnh mẽ đối với xung quanh.Ở đây công trình luôn được nhìn như một phần trong một chỉnh thể. Một trong những nhiệm vụ cơ bản của kiến trúc phải là tạo nên những không gian và nơi chốn mà có thể làm giàu thêm cuộc sống của những con người trong đó. Mọi công trình đều bị ràng buộc bởi câu chuyện giữa lịch sử, niềm tin và những nhu cầu tại một thời điểm và nơi chốn cụ thể. Đặc tính của nơi chốn chính là cốt lõi của kiến trúc, nơi chốn đối với kiến trúc có nghĩa là ngôn ngữ, nhận diện, trí nhớ, lựa chọn và chia sẻ thông tin, là vay mượn ý nghĩa. Tất cả những điều này đều tác động tới tiến trình thiết kế kiến trúc. (Trích từ cuốn Analysing Architecture – Simon Unwin) Trích dẫn trên đã nêu rõ mối quan hệ hữu cơ giữa bối cảnh và công trình kiến trúc, mối quan hệ này đòi hỏi người KTS phải thấu hiểu mọi câu chuyện của bối cảnh từ đó có thể sử dụng các thủ pháp kiến trúc để tạo ra những mối gắn kết của công trình với bối cảnh của địa điểm. Như vậy quá trình tìm hiểu khu đất chính là quá trình : thu thập dữ liệu + phân tích dữ liệu của người KTS, còn đối với sinh viên việc tìm hiểu về khu đất của đồ án chính là thực hành quá trình: thu thập + phân tích. Để sinh viên hiểu rõ vai trò của bối cảnh (1) công trình rất quan trọng cho cả quá trình triển khai đồ án sau này. Kiến trúc như một quá trình Kiến trúc là một hiện tượng tổng hợp của rất nhiều các lĩnh vực hoạt động của con người. Chính vì vậy nó có nguyên tắc mang tính toàn diện và đa chiều,có khía cạnh nghệ thuật và khía cạnh chuyên môn. Nó chính là một trạng thái của tâm thức. Để trở thành một kiến trúc sư sáng tạo và có năng lực tưởng tượng trước tiên bạn phải trải qua rất nhiều cấp độ, rất nghệ
sỹ và trí thức, tiếp đó cần tới những khoa học khác – như công nghệ, kết cấu, vật liệu, hệ thống –và cần cả sự chuyên nghiệp – quy trình, đạo đức, kinh doanh. Cội rễ của kiến trúc là nhằm phục vụ con người, nó là môn nghệ thuật thực dụng, ngay cả khi trong một hình thức đầy cảm hứng. (KTS. Alvar Alto.) •
Kiến trúc là sự tổng hòa của hai phạm trù : Khoa học và Nghệ thuật. Đối với khái niệm Nghệ thuật rất khó nắm bắt vì kết quả của lĩnh vực này thường phụ thuộc vào tài năng và thẩm mỹ, nhưng đối với phạm trù Khoa học thì Kiến trúc lại đòi hỏi phải định lượng (2) được mọi thông tin, xây dựng được qui trình, tìm kiếm phương pháp luận để từ đó đưa ra được giải pháp phù hợp cho đồ án của mình.
Khái niệm về thiết kế kiến trúc bền vững Khái niệm “kiến trúc xanh”, hay gọi cách khác là “kiến trúc bền vững” (sustainable design), được dùng để đề cập đến công tác kiến tạo các công trình kiến trúc và sử dụng những phương pháp mang tính thân thiện với môi trường và tính hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên trong suốt “đời sống” của công trình: từ thiết kế, xây dựng, điều hành, bảo trì, cải tạo cho đến tháo dỡ. Khái niệm này được mở rộng và bổ sung thêm vào những mục tiêu của công tác thiết kế xây dựng truyền thống là kinh tế, hữu dụng, kiên cố và tiện nghi. (nguồn Wikipedia) Thân thiện với môi trường có thể là cái niệm mở, môi trường ở đây ta có thể hiểu là môi trường tự nhiên, môi trường xã hội, môi trường kinh tế. •
Với góc độ đồ án sinh viên, mục tiêu (3) của đồ án tiếp cận dừng ở mức thực hành đưa những khái niệm cơ bản của “kiến trúc bền vững” vào thiết kế, đó là: tôn trọng, phân tích bối cảnh (tự nhiên, môi trường, xã hội), ứng dụng biểu đồ nhiệt & gió trong công trình.
Phương pháp luận Thiết kế kiến trúc công trình có nghĩa là: -
Phân tích, nghiên cứu những điều kiện, những ràng buộc của bối cảnh khu đất xây dựng mà công trình tương lai được xây dựng trên đó nhằm tạo nên sự hài hòa cần thiết với cảnh quan chung khu vực, với định hướng quy hoạch tổng thể, với các đặc điểm kiến trúc sẵn có thuộc hiện trạng cận kề cần bảo tồn.
-
Phân tích nghiên cứu những yêu cầu công năng kỹ thuật và nghệ thuật để công trình tương lai có thể phát huy hiệu quả kinh tế - xã hội tốt nhất.
-
Lựa chọn giải pháp kiến trúc, các ý tưởng về tổ hợp không gian, hình khối, kết cấu, các giải pháp kỹ thuật có liên quan bảo đảm bốn yêu cầu cơ bản của kiến trúc và thể hiện các ý đồ đó bằng ngôn ngữ kiến trúc : Hồ sơ bảng vẽ, mô hình, thuyết minh.
Quá trình sáng tạo kiến trúc thường trải qua các bước: -
Xác định nhiệm vụ thiết kế : điều tra, phân tích các nhu cầu, biến các nhu cầu thành hệ thống số liệu cụ thể, các sơ đồ quan hệ công năng, quy mô công trình, cấp nhà, kế hoạch đầu tư, v.v...
-
Phác thảo ý đồ kiến trúc - quy hoạch tổng thể mặt bằng và thiết kế sơ bộ không gian hình khối kiến trúc.
-
Thiết kế kỹ thuật tức hoàn chỉnh thiết kế sơ bộ, đi sâu phối hợp với các bộ môn kỹ thuật khác như kết cấu, điện nước, kinh tế . ..
-
Thiết kế thi công với đủ chi tiết cần thiết kế có thể làm căn cứ để thực hiện việc xây dựng trên công trình.
•
Trên đây là quy trình tiếp cận đồ án kiến trúc thực tế cho Kiến trúc sư, dưới góc độ sinh viên những vấn đề thực tế có thể được giảm đi cho phù hợp nhưng đối với đồ án kiến trúc trong trường ĐH cần có phương pháp (5) thực hiện đồ án phù hợp
Vấn đề Như vậy chúng ta đã có 04 yếu tố gồm: bối cảnh, định lượng, mục tiêu, phương pháp, tương ứng với các yếu tố trên theo chúng tôi, một đồ án sinh viên sẽ mất đi tính thuyết phục nếu đối với từng yếu tố: -
Bối cảnh: không hiểu, không thu thập đủ dữ liệu
-
Định lượng: không đong đếm được chính xác các dữ liệu
-
Mục tiêu: xác định cụ thể yêu cầu, khối lượng, qui mô của đồ án sinh viên.
-
Phương pháp: cách thực hiện nhằm đạt được 03 yếu tố: bối cảnh, định lượng, mục tiêu
Theo chúng tôi một phương pháp tốt cần có Phương pháp = Qui trình + công cụ Tương ứng với 03 vấn đề: bối cảnh, định lượng, mục tiêu ta đều cần có qui trình + công cụ phù hợp 3. Đề xuất Từ những phân tích trên, nhóm tác giả đề xuất phương pháp tiếp cận đồ án dựa trên 3 nền tảng: Form – Data – Analysis tạm dịch là Hình thức – Dữ liệu – Phân tích
Hình 5. Phương pháp tiếp cận đồ án
Khái niệm FORM: Quá trình tìm kiếm hình khối, công năng, dây chuyền cho công trình dựa trên nền tảng của DATA & ANALYSIS . Tập trung vào việc ứng dụng công nghệ máy tính nhằm tìm kiếm giải pháp mang tính định lượng nhưng đồng thời cũng thực hiện được những hình thức mới. Các công cụ cho việc tìm kiếm form là Revit, Rhino… Khái niệm DATA: Quá trình thu thập dữ liệu liên quan tới đồ án: thông tin địa điểm, khí hậu, môi trường, xã hội. Đối với những dự án thực tế, quá trình này còn là việc thu thập dữ liệu vận hành và lên kịch bản hoạt động. Các qui trình thu thập dữ liệu, công cụ bảng biểu là cần thiết cho giai đoạn này. Khái niệm ANALYSIS: Quá trình phân tích, nghiên cứu từ giai đoạn hiện trạng cho tới tìm kiếm giải pháp công trình. Trong giai đoạn này có thể áp dụng phương pháp phân tích Tư duy hệ thống & vòng đời (dựa trên nền tảng nguyên lý 10xE của học viện RMI), phương pháp tư duy biểu đồ và các công cụ phân tích năng lượng, gió như: Ecotect, Vasari…kết hợp các chiến lược thiết kế xanh phù hợp. Đối với đồ án sinh viên nhiệm vụ trọng tâm là hướng dẫn cách làm việc có phương pháp nhằm tăng hiệu quả tiếp cận đồ án.
Hình 6. Nguyên lý 10xE của học viện RMI dùng để ứng dụng thiết kế sản phẩm hệ thống & theo vòng đời sản phẩm
Hình 7.Phương pháp tư duy sơ đồ với tỷ lệ không gian
Hình 8.Tư duy với sơ đồ ma trận công năng
Hình 8. Sử dụng phần mềm Vasari nghiên cứu biểu đồ mặt trời
Hình 9. Phân tích năng lượng bằng Vasari
Hình 10. Nghiên cứu vỏ công trình bằng Revit
Hình 11. Ứng dụng phân tích mặt trời vào ý tưởng công trình.
Hình 12: Áp dụng tham số điều khiển vào nghiên cứu ý tưởng công trình trong Revit
Hình 14: Nghiên cứu double skin trong Revit
Hình 13. Phân tích nhiệt mặt trời trên lớp vỏ công trình.
Hình 14a. Sử dụng Vasari nghiên cứu gió trong qui hoạch & kiến trúc
VÍ DỤ TÌM Ý TƯỞNG CHO CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM REVIT & VASARI
I.
Phân tích hiện trạng công trình
Hình 15. Công trình là một tòa tháp hỗn hợp chức năng khách sạn (7000 m2)& chung cư (19,000 m2), phần khách sạn sẽ nằm ở phần dưới của công trình. Hình thế khu đất đặc biệt, công trình phải đạt được yêu cầu về diện tích đề ra nhưng phần đế chỉ có diện tích 951 m2 và không được cao qua 150 m, them vào đó là thiết kế phải đảm bảo giảm tối thiểu tác động bóng đổ lên công trình & phố gần đó. Yêu cầu công trình cũng phải có hình thức sao cho có thể thu được tối đa ánh nắng mặt trời và vỏ công trình phải được trang bị pin năng lượng mặt trời để giảm thiểu tiêu thụ điện năng.
II.
Nghiên cứu hình khối
Hình 16. Sử dụng công cụ massing để dựng hình đạt chiều cao tối đa là 150 m , diện tích sàn sơ bộ đạt được là 32,205 m2
Hình 17: Do yêu cầu về đô thị, phần đế dưới được điều chỉnh nhằm đạt được tiện nghi không gian công cộng dưới tầng đế cũng như tang được diện tích chiếu nắng cho công trình liền kề.
Hình 18. Bảng thống kê trong Revit cung cấp thông số diện tích sàn theo sự điều chỉnh của hình khối công trình, đảm bảo độ chính xác cần thiết cho KTS.
Hình 19: giảm thiểu bóng đổ công trình lên công trình lân cận trở thành mối quan tâm hàng đầu của KTS. Bằng cách sử dụng công cụ mô phỏng bóng đổ, nhóm thiết kế ngay lập tức xác định được vùng bất lợi và điều chỉnh hình khối đề đạt được yêu cầu bóng đổ cần thiết
Hình 20: Sử dụng công cụ Ecotect hoặc Vasari mô phỏng năng lượng nhận được từ nắng chiếu từ mặt đứng hướng tây của công trình.
Hình 21. Dựa trên dữ liệu từ Ecotect và Vasari, mặt đứng hướng nam được điều chỉnh nhằm tăng góc chiếu của mặt trời lên công trình.
Hình 22: Revit cũng cung cấp giải pháp một phương án khác nhằm tăng khả năng lựa chọn cho dự án. Phương án mới lập tức cập nhật dữ liệu và tham số.
Hình 23: Revit cung cấp giải pháp để KTS nghiên cứu các bề mặt cho công trình.tới từng chi tiết như các tấm kính.
Hình 24: Thậm chí năng lượng mặt trời chiếu vào còn được tính riêng với từng tấm kinh đơn.
Hình 25: Nghiên cứu từng mô đun cho bề mặt của công trình
Hình 26: Tùy chỉnh cho từng mô đun kính nhỏ.
Hình 27: Áp dụng modun kính lên toàn bộ công trình.
Hình 28: Sử dụng Revit để so sánh các phương án để chọn lựa
III.
KẾT QUẢ