Các công trình kiến trúc thuật toán nổi bật trên thế giới (Phần 2)

Thiết kế thuật toán (Computational Design) đã trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất giúp kiến trúc sư tạo nên các công trình tối ưu về hình khối, vật liệu, năng lượng và trải nghiệm không gian. Không chỉ dừng lại ở việc tạo ra các hình thái kiến trúc độc đáo, thiết kế thuật toán còn góp phần hiện thực hóa tư duy giảm thiểu lãng phí tài nguyên và kéo dài vòng đời công trình.

Các công cụ tính toán hiện đại đang giúp kiến trúc tiến gần hơn tới nền kinh tế tuần hoàn thông qua mô hình hóa tham số, mô phỏng hiệu suất môi trường, tối ưu vật liệu và khả năng tái sử dụng cấu kiện. Từ các tòa tháp biểu tượng đến công trình hạ tầng công cộng, thiết kế thuật toán đang mở ra một chương mới cho kiến trúc thế giới.

Michael Schumacher Snowflake Tower

Tọa lạc tại Abu Dhabi (UAE), Michael Schumacher Snowflake Tower do LAVA (Laboratory for Visionary Architecture) thiết kế là một trong những dự án tiên phong ứng dụng tư duy hình học thuật toán vào nhà cao tầng. Công trình cao 230m với 59 tầng được phát triển như một biểu tượng kiến trúc lấy cảm hứng từ cấu trúc tinh thể bông tuyết và khí động học của xe đua Formula 1.

LAVA sử dụng các nguyên lý hình học tự nhiên thay vì chỉ mô phỏng hình thức sinh học. Thiết kế dựa trên cấu trúc tối giản bề mặt giúp tối ưu tỷ lệ giữa diện tích mặt đứng và mặt sàn, đồng thời đảm bảo mọi căn hộ đều có tầm nhìn hướng biển không bị che khuất. Các thuật toán tính toán được sử dụng để xử lý nhiều yếu tố môi trường như ánh sáng tự nhiên, thông gió, áp suất không khí, nhiệt độ và bức xạ mặt trời. Hệ vỏ thông minh của tòa tháp có khả năng phản ứng với điều kiện khí hậu bên ngoài nhằm nâng cao hiệu suất năng lượng và tối ưu sự tiện nghi cho con người sử dụng không gian.

Danubio Budapest

Hoàn thành năm 2022 tại Budapest (Hungary), Danubio Budapest là dự án nhà ở quy mô lớn do T2.a Architects thiết kế trên khu vực cảng công nghiệp cũ ven sông Danube. Công trình này là ví dụ tiêu biểu cho việc ứng dụng thiết kế thuật toán trong quy hoạch nhà ở bền vững và linh hoạt. Ngay từ giai đoạn đầu, T2.a Architects sử dụng các mô hình tính toán để nghiên cứu hình khối công trình dựa trên mối quan hệ giữa cảnh quan đô thị, hướng nhìn và hiệu quả năng lượng, tạo nên hai khối công trình được tổ chức theo hình học động nhằm tối đa hóa mặt tiếp xúc với sông Danube và vịnh FOKA.

Một trong những giải pháp nổi bật là hệ cornice nhô lệch 53cm theo từng tầng về hướng Nam. Giải pháp này hoạt động như thiết bị che nắng thụ động, giảm bức xạ trực tiếp nhưng vẫn cho phép ánh sáng khuếch tán đi vào không gian ở. Đặc biệt, T2.a Architects đã phát triển một ứng dụng thuật toán nội bộ cho phép thay đổi linh hoạt cấu trúc căn hộ theo nhu cầu thị trường trong suốt quá trình thiết kế. Hệ module căn hộ theo các diện tích khác nhau có thể được tái cấu hình nhanh chóng mà không ảnh hưởng tới tổng thể kết cấu công trình.

Mặt đứng có với các cửa sổ xoay góc 90 độ tối ưu hướng nhìn ra sông đồng thời đảm bảo riêng tư và giảm tiếng ồn giữa các căn hộ. Nhờ kết hợp giữa thiết kế tham số và các giải pháp năng lượng tái tạo, Danubio trở thành dự án nhà ở quy mô lớn đầu tiên tại Hungary đạt chứng nhận BREEAM Excellent.

E8 Building

E8 Building của Coll-Barreu Arquitectos ở Công viên Công nghệ Alava (Vitoria, Tây Ban Nha) nổi bật với lớp bề mặt đa diện được hình thành từ các bề mặt kính tam giác biến đổi liên tục theo các tính toán hình học phức tạp. Thiết kế của E8 Building được phát triển bằng các công cụ mô hình hóa tham số nhằm tối ưu góc nhìn, khả năng lấy sáng tự nhiên và hiệu suất nhiệt. Các mảng kính được xoay theo nhiều hướng khác nhau để phản chiếu bối cảnh đô thị, đồng thời giảm hấp thụ nhiệt trực tiếp từ ánh nắng mặt trời.

Không giống các tòa nhà văn phòng truyền thống với mặt đứng phẳng lặp lại, E8 Building thể hiện tư duy kiến trúc thuật toán thông qua sự biến đổi liên tục của hình học giúp tạo trải nghiệm thị giác sinh động và tăng cường tương tác giữa công trình với môi trường xung quanh. Hệ bề mặt này cũng được tính toán để giúp giảm tải năng lượng cho hệ thống điều hòa và nâng cao chất lượng không gian làm việc bên trong.

Public Bathroom

Public Bathroom (Trung Quốc) của HHD_FUN Architects là ví dụ thú vị cho việc ứng dụng thiết kế thuật toán vào công trình công cộng quy mô nhỏ. Nhóm kiến trúc sư sử dụng các thuật toán hình học để tạo nên lớp vỏ mềm mại với khả năng thông gió và lấy sáng tự nhiên tối ưu. Các module cấu trúc được tính toán nhằm giảm thiểu lượng vật liệu sử dụng nhưng vẫn đảm bảo độ ổn định kết cấu.

Thiết kế ưu tiên tính thích ứng với môi trường địa phương thông qua việc tối ưu lưu thông không khí, giảm nhu cầu sử dụng năng lượng nhân tạo và nâng cao trải nghiệm con người.

Mediopadana Station

Ga tàu Mediopadana tại Ý do Santiago Calatrava thiết kế là một trong những công trình hạ tầng thể hiện rõ ngôn ngữ kiến trúc thuật toán thông qua cấu trúc lặp nhịp và hình học tham số. Nhà ga có hệ mái trắng kéo dài gồm hàng nghìn khung thép lặp lại theo dạng sóng liên tục. Hình thái này được tạo ra nhờ các mô hình thuật toán giúp kiểm soát nhịp điệu kết cấu, khả năng chịu lực và tối ưu hóa vật liệu.

Thiết kế của Mediopadana Station có tính động học đặc trưng trong các thiết kế của Calatrava, gợi cảm giác chuyển động và tốc độ phù hợp với chức năng giao thông đường sắt cao tốc. Ngoài dấu ấnbiểu tượng, hệ mái cũng được tối ưu để tận dụng ánh sáng tự nhiên cho không gian bên dưới, giảm nhu cầu chiếu sáng nhân tạo vào ban ngày.