Làm thế nào để nhà cao tầng không trở thành “ốc đảo” giữa đô thị?

KTS. Scott Duncan mang đến bài học đắt giá từ kinh nghiệm tại SOM cho thiết kế nhà cao tầng tại Việt Nam.

Khi công nghệ giúp nhà cao tầng nhẹ hơn, xanh hơn

Trong bài diễn thuyết ở phiên thứ nhất, KTS. Scott Duncan – lãnh đạo cấp cao tại Skidmore, Owings & Merrill (SOM), trình bày lịch sử 90 năm của SOM ghi dấu ấn với hàng loạt công trình biểu tượng, tiêu biểu là tòa tháp Burj Khalifa cao 828m. Sự thành công này bắt nguồn từ triết lý sáng lập năm 1936: kiến trúc và kết cấu phải đối thoại với nhau.

Tuy nhiên, KTS. Scott Duncan khẳng định câu hỏi lớn nhất hiện nay hoàn toàn không nằm ở chiều cao, mà là tính bền vững môi trường. Mục tiêu hiện nay là biến chính các công trình thành nơi hấp thụ và giữ lại khí thải thay vì xả ra môi trường.

Để giải quyết, SOM áp dụng phương pháp khoáng hóa sinh học – nuôi vật liệu tự lớn lên như vỏ sò hay san hô dưới đáy biển. Ngoài ra, giải pháp gỗ ép không gian (spatial laminated timber) giúp sử dụng gỗ chính xác tại vị trí chịu lực. Kết quả thử nghiệm trên một ô sàn cho thấy lượng gỗ tiêu tốn giảm từ 13m³ xuống còn 6m³, nhưng vẫn giữ nguyên khả năng chịu lực, giúp sàn nhẹ hơn, giảm phát thải và tăng tính thẩm mỹ.

Pavilion SPLAM tại Mỹ giúp giảm lượng gỗ và dấu chân carbon cho công trình xây dựng. Ảnh: Kendall McCaugherty, Hall+Merrick+McCaugherty

Thiết kế một tòa tháp luôn là sự cân bằng giữa ba yếu tố: mặt bằng, độ sâu không gian và hiệu quả kết cấu. Phối hợp cùng Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), SOM đã đưa AI vào phân tích hàng nghìn phương án dựa trên thuật toán mô phỏng lực hấp dẫn và tải trọng gió. Kết quả là máy tính giúp họ tìm ra hình dáng tối ưu nhằm tối thiểu hóa lượng bê tông, thép cần sử dụng.

Song hành cùng AI, công nghệ robot giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Thực tế cho thấy, khâu gia công cốp-pha thường tiêu tốn tới gần một nửa chi phí thi công bê tông, trong khi vật liệu chỉ chiếm khoảng 20%. Việc ứng dụng cánh tay robot cắt khuôn trực tiếp từ mô hình số hóa cho phép tạo ra những kết cấu sàn phức tạp như một tác phẩm điêu khắc, nhằm tối ưu hóa độ dày theo vùng chịu tải trọng.

Burj Khalifa – Vẻ đẹp bản sắc, đỉnh cao công nghệ giữa sa mạc. Ảnh: Nick Merrick – Hedrich Blessing

KTS. Scott Duncan nhấn mạnh, thế giới tự nhiên cũng mang lại những bài học vô giá. Hệ gân trên cánh chuồn chuồn, vốn rất nhẹ nhưng cực kỳ cứng cáp, được ứng dụng thành hệ kết cấu bên ngoài tòa tháp. Do tải trọng dồn về chân công trình, hình kết cấu sẽ dày hơn khi gần mặt đất, biến bản thân hệ kết cấu chịu lực thành diện mạo kiến trúc độc đáo mà không lãng phí vật liệu.

Một yếu tố quyết định đến lượng vật liệu xây dựng là tải trọng gió. Bằng việc thử nghiệm mô hình trong thùng gió, các kiến trúc sư điều chỉnh vị trí giật cấp hay vát tròn các góc, để dòng khí lướt qua dễ dàng, loại bỏ các luồng xoáy gây dao động. Giảm tải trọng gió đồng nghĩa với việc giảm khối lượng kết cấu, từ đó giảm phát thải carbon.

Lắng nghe tự nhiên để thiết kế những tòa tháp

Từ kinh nghiệm quốc tế, KTS. Scott Duncan nhìn nhận, đối với xứ sở nhiệt đới như Việt Nam, hệ thống điều hòa thường tiêu thụ khoảng 55% năng lượng vận hành, trong đó bức xạ mặt trời chiếm phần lớn tải lạnh cao điểm. Giải pháp che nắng, tạo dải lam che, bố trí giếng trời thông tầng hay ứng dụng triết lý nhà truyền thống (mái đuôi sâu, sàn nâng cho gió luồn qua) giúp giảm đến 49% nhu cầu điều hòa lúc cao điểm.

Điều chỉnh hình khối giúp giảm tải gió, tiết kiệm carbon. Ảnh: SOM

Nhà cao tầng tương lai không chỉ là những khối tháp đơn lẻ. Nhờ công nghệ thang máy không cáp chạy bằng động cơ từ trường (di chuyển cả chiều đứng lẫn chiều ngang), các tòa nhà có thể kết nối với nhau trên không như một mạng lưới phố xá. Mô hình phức hợp này nối tiếp triết lý từ tòa John Hancock (xây dựng năm 1969), tích hợp nhà ở, văn phòng, thương mại thành một khu dân cư phát triển theo chiều đứng.

Tòa tháp John Hancock (Mỹ) thuôn dần tối ưu không gian, đáp ứng hoàn hảo từng nhu cầu sử dụng. Ảnh: Dave Burk – SOM

Đặc biệt, trước sự bùng nổ nhu cầu điện năng từ các trung tâm dữ liệu AI, SOM đang phát triển giải pháp biến nhà cao tầng thành một đập thủy điện tích năng theo chiều đứng. Bằng việc tận dụng trọng lực và nước trong kết cấu tòa nhà, công trình có thể tích trữ năng lượng mặt trời vào ban ngày và xả điện vào ban đêm mà không bị hao hụt như pin lithium.

Kết thúc bài trình bày, KTS. Scott Duncan nhấn mạnh, các thành phố tại Việt Nam đang phát triển vô cùng mạnh mẽ với tính cách và khí hậu riêng. Đứng trước những câu hỏi mới về môi trường và công nghệ, kiến trúc cao tầng không còn đại diện cho áp lực phát thải. Đặt trong tầm nhìn tương lai, đây chính là giải pháp sống xanh và thông minh, nâng tầm chất lượng đô thị.

Đưa đời sống đô thị vào bên trong những tòa nhà cao tầng

Tiếp nối câu chuyện về công nghệ, vật liệu và giải pháp năng lượng, phiên thảo luận thứ hai mở ra một góc nhìn chiều sâu hơn. Đó là bài toán đưa tòa tháp siêu cao tầng thoát khỏi cái bóng của một “ốc đảo cô lập”, để trở thành một thành phố thu nhỏ. Ở đó, một hệ sinh thái đô thị theo chiều đứng sẽ gắn kết chặt chẽ với nhịp sống xung quanh, nhất là tại các đô thị giàu di sản như Hà Nội hay TP.HCM.

Trả lời cho bài toán này, KTS Scott Duncan khẳng định, bí quyết cốt lõi nằm ở việc kiến tạo các không gian cộng đồng ngay bên trong công trình. Thay vì chỉ tập trung tối ưu hóa diện tích sàn thương mại, cần chủ động tạo ra những khoảng trống đóng vai trò như các tuyến đường phố, quảng trường hay công viên thu nhỏ.

175 Park Avenue (Mỹ) biến khoảng trống kiến trúc thành phố xá và công viên giữa trời. Ảnh: newyorkyimby.com

Những khoảng không gian mở này được lồng ghép mềm mại vào giữa các tầng tháp, mang lại trải nghiệm đầy cảm xúc và có chiều sâu tâm hồn, giúp người dùng cảm thấy mình như đang thực sự sống trong một đô thị tự nhiên trên mặt đất chứ không phải một khối bê tông khép kín.

Đồng tình với góc nhìn đó, KTS Trần Tuấn, Nhóm nghiên cứu không gian – mặt nước Hà Nội, cho rằng việc phát triển nhà cao tầng là thực tế tất yếu mà các đô thị lớn tại Việt Nam phải đối diện. Do đó, thay vì né tránh hay xây dựng thiếu định hướng dẫn đến các công trình kém chất lượng, giới chuyên môn cần bình tĩnh đối thoại để tìm ra tầm nhìn mở đường.

Trong phiên thảo luận thứ hai, các chuyên gia cùng đề xuất các giải pháp cho nhà cao tầng ở đô thị Việt Nam. Ảnh: Đoan Túc

Theo KTS Trần Tuấn, thách thức lớn nhất của nhà cao tầng hiện nay là xu hướng cô lập con người trong những không gian nội thất đóng kín. Sự cách biệt này vô tình chia cắt công trình với đời sống đô thị vốn dĩ phong phú ngoài trời, nơi có nắng, mưa, cây xanh và sự tương tác tự nhiên giữa người với người.

Để xóa bỏ khoảng cách ấy, mỗi tòa tháp cần tự mở ra cho mình những khoảng đệm giao hòa cùng đô thị. Đó có thể là một khoảng thông tầng thoáng mát, một quảng trường mở hay không gian sinh hoạt chung dành cho cộng đồng ngay tại tầng trệt. Tất cả đều là chiếc cầu nối kéo kiến trúc về gần hơn với đời sống. Thiếu đi những nhịp cầu sẻ chia ấy, nhà cao tầng sẽ sớm trở thành những “ốc đảo” cô đơn lẳng lặng đứng bên lề thành phố.

Quảng trường JPMorgan Chase – ốc đảo xanh kết nối không gian đi bộ Houston (Mỹ). Ảnh: HOK

Bên cạnh kết nối không gian, KTS. Trần Tuấn nhấn mạnh, tính thích nghi khí hậu mới là chìa khóa cốt lõi. Nhờ đó, một công trình dù mang hình khối điêu khắc hiện đại đến đâu vẫn có thể cắm rễ sâu, hòa mình vào môi trường tự nhiên và văn hóa bản địa Việt Nam. Bởi lẽ, sức hút thực sự của những đô thị sống động nhất thế giới, từ Venice (Ý), Paris (Pháp) cho đến Hà Nội hay TP.HCM, chưa bao giờ nằm ở các khối kiến trúc tráng lệ riêng lẻ. Nó vốn đến từ nhịp sống đường phố bình dị, nơi con người thực sự cảm nhận được hơi thở ấm áp của đời sống cộng đồng.

Mô hình kiến trúc đa năng theo chiều đứng tạo nên dấu ấn đô thị. Ảnh: RATIO Design

Cuối cùng, các chuyên gia đều đồng tình, sự bền vững của một tòa tháp nằm ở tính đa năng. Công trình cao tầng không nên dừng lại ở chức năng ở hay làm văn phòng đơn điệu. Việc tích hợp không gian sống, làm việc, thương mại và giải trí thành một hệ sinh thái thu nhỏ sẽ khơi mở những kết nối xã hội đa chiều.

Bằng sự kết hợp hài hòa giữa công nghệ hiện đại, tư duy kết nối cộng đồng, tính linh hoạt và sự tôn trọng khí hậu bản địa, nhà cao tầng sẽ không còn là gánh nặng cho đô thị tương lai. Đây sẽ là động lực quan trọng thúc đẩy một tiến trình phát triển bền vững và giàu tính nhân văn.

Đoan Túc