Tòa nhà cao nhất thế giới, Burj Khalifa ở Dubai, đã trở thành nhà vô địch về kiến trúc trong hơn một thập kỷ bởi chiều cao 828m và đã in sâu vào tâm trí các kiến trúc sư.
Nó đã thổi bay vô số kỷ lục trước đó: cao hơn 62% so với “người tiền nhiệm” Taipei 101 và để lại một di sản khổng lồ, theo cả nghĩa đen lẫn nghĩa bóng, cho người thiết kế ra nó.
Người đàn ông đó là Adrian Smith, và ý tưởng cho tòa nhà đồ sộ này được hình thành khi anh còn là kiến trúc sư tại Skidmore, Owings and Merill (SOM). Nhưng khi tòa tháp mở cửa vào năm 2010, anh đã có công ty riêng với đối tác Gordon Gill, với tên viết tắt của hai người là AS + GG.
Công ty này chuyên thiết kế các tòa nhà cực cao và siêu cao, tức là từ 300m đến 600m trở lên.
Các tòa nhà siêu cao vốn đã hiếm, với danh sách 173 tòa nhà trên khắp thế giới, nhưng siêu tòa nhà mới thực sự là “đỉnh của đỉnh” chỉ với 3 tòa nhà. Có những phiên tòa đã được lên kế hoạch, chỉ bị hủy bỏ ở nhiều giai đoạn khác nhau. Đó là lý do tại sao Smith nghĩ rằng không có nhiều ví dụ về những công trình này để người ta xem xét.
Tháp Central Park (New York) và ý tưởng thiết kế của Greenland Tower (Thành Đô).
Gần đây, AS + GG cũng đã phát hành một cuốn sách cho cả sinh viên và kiến trúc sư hành nghề để cung cấp cho họ cái nhìn sâu sắc về cách xây dựng những tòa nhà này từ góc độ kỹ thuật thiết kế.
Họ đưa ra ví dụ về các tòa nhà được xây dựng gần đây như Central Park Tower ở New York (472m), hoặc Greenland Tower sắp tới ở Thành Đô (468m) bao gồm các bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Họ thậm chí còn đưa ra các bản nháp cho các khái niệm cao hơn 1 km.
Thiết kế nổi tiếng nhất của AS + GG là Tháp Jeddah (tên cũ là Tháp Vương quốc) ở Ả Rập Xê Út.
Chiều cao của tháp Jeddah ước tính khi hoàn thành lên tới hơn 1.000m, sẽ trở thành tòa nhà cao nhất thế giới. Mặc dù dự kiến hoàn thành vào năm 2020, nhưng năm đó nó chỉ đạt 58 tầng và tiến độ rất chậm.
Thiết kế của Burj Khalifa (trái) và Tháp Jeddah có nhiều điểm tương đồng.
Smith cho biết các kỹ sư dân dụng đã “bảo vệ mọi thứ họ cần bảo vệ” và “tòa nhà không bị xuống cấp”. Trước những câu hỏi về việc tiếp tục xây dựng lại nó, Gill nói “Không bao giờ nói không bao giờ”.
Vô số vấn đề phức tạp trong việc xây dựng một “siêu tòa nhà”
Về yếu tố thiết kế, có những yếu tố phức tạp mà các kiến trúc sư phải xem xét khi các tiến bộ kỹ thuật được áp dụng, từ các bài kiểm tra khả năng chống gió bằng mô hình tỷ lệ 1: 4000, đến các chiến lược giảm bức xạ mặt trời, hoặc hệ thống thu hồi nước ngưng có khả năng thu nhận tương đương 14 bể bơi đạt tiêu chuẩn Olympic mỗi năm …
Cuốn sách chỉ ra rằng cách xây dựng của Jeddah đã học hỏi và hoàn thiện từ Burj Khalifa, với thiết kế 3 cánh hình chữ Y nhằm tối đa hóa độ ổn định. Smith cũng cho biết, cả hai tòa nhà đều được lấy cảm hứng từ thiết kế của tòa nhà Friedrichstrasse hơn 100 năm trước.
Tuy nhiên, ông cũng thừa nhận rằng có nhiều khái niệm đã được hình thành nhưng không được thực hiện. Mặc dù vậy, chúng vẫn đáng học hỏi, một số trong số đó là Tháp Meraas (526m), Tháp Chữ ký Za’abeel I (598m) và 1 Dubai Atrium City (1.000m) (tất cả đều được quy hoạch ở Dubai).
Gill cho biết “hàng tấn” bài học từ những tòa nhà này đã được áp dụng trong các thiết kế AS + GG khác. Ví dụ, sự phát triển thiết kế của “thành phố thẳng đứng” cao 1 km Dubai đã thúc đẩy các cuộc thảo luận về hệ thống cơ khí, hiệu suất kết cấu, thang máy, an toàn cháy nổ, không khí và ánh sáng. , trong số vô số các chủ đề khác, “đã trở thành một cuộc đối thoại lớn hơn về chiều cao”.
Đối với ý tưởng Dubai cao 1km, các nhà thiết kế đã lên ý tưởng sử dụng 3 tòa tháp siêu cao được kết nối bởi một hệ thống trung tâm để giữ cho chúng ổn định.
Một số khái niệm về 1 Dubai Atrium City, được thiết kế với chiều cao tối đa hơn 1km.
Ngoài những cân nhắc về chiều cao, vốn được nói đến nhiều nhất về các tòa nhà chọc trời, Smith cho rằng đó chỉ là điểm khởi đầu cho một loạt các cuộc thảo luận khác về chủ đề kiến trúc và giải quyết vấn đề đô thị. .
Cuốn sách gợi ý rằng các tòa nhà siêu cao và siêu cao có thể giúp cập nhật các ý tưởng về hiệu quả năng lượng, giảm lượng khí thải carbon và kết nối giữa môi trường xây dựng và thế giới tự nhiên thông qua thiết kế. biophilic – một xu hướng thiết kế mới gắn liền với việc mang trải nghiệm thiên nhiên vào môi trường sống.
Bản vẽ thiết kế ý tưởng của tòa nhà Biophillic ở Tô Châu.
Tháp Biophilic, một thiết kế chưa hoàn thành từ năm 2012 ở Tô Châu, Trung Quốc, có nhiều điểm rời khỏi hội nghị, bao gồm một khu rừng thẳng đứng xoắn ốc cao 119 tầng và những tấm che nắng đầy cảm hứng. từ cấu tạo của lá và tổ ong.
Gill chỉ ra rằng vấn đề là mọi người thường không hiểu những yếu tố nào đằng sau khoa học và kỹ thuật của những kỳ công này, mặc dù chúng là những phần thiết yếu tạo nên những tòa nhà tuyệt vời. so với bên ngoài chiều cao áp đảo.
Mô hình máy tính thể hiện khả năng chịu đựng các bài kiểm tra căng thẳng của một tòa nhà ở Dubai.
Các tòa nhà cao đi kèm với tất cả các loại vấn đề cơ học và kết cấu. Thậm chí có vô số câu hỏi hậu cần như mọi người sẽ đợi thang máy trong bao lâu khi đi từ sảnh lên tầng 200?
Làm thế nào các tòa nhà siêu lớn sẽ chịu được các lực tự nhiên mà chúng ta có thể dự đoán được và những lực mà chúng ta không thể? Nhiều vấn đề trong số này được giải quyết bằng cách tận dụng các vật liệu và hệ thống hiện đại mà chúng ta đã quen thuộc và tạo ra các vật liệu và hệ thống cải tiến mới. Có nghĩa là, khi một công trình vĩ đại như vậy hoàn thành, nhiều rào cản kỹ thuật và kết cấu đã được vượt qua.
Một vấn đề cấu trúc quan trọng khác đối với một công trình bền vững như vậy là việc thay thế thép. Với suy nghĩ này, nhôm cung cấp một giải pháp thay thế nhẹ hơn thép với quy trình đùn dễ dàng cho phép nó phù hợp với nhiều hình dạng cho hầu hết mọi thiết kế mặt tiền. Nó cũng phản ứng tốt với các ứng suất từ các yếu tố cấu trúc bên trong và ngoại lực như nhiệt độ thay đổi nhanh chóng và sự gián đoạn địa chấn do động đất.
Sợi carbon cũng là một vật liệu mới nổi khác, cũng nhẹ, nhưng nó có các sợi dài đan xen vào nhau để tạo thành một cấu trúc giống như vải. Do đó, nó cứng hơn đáng kể so với thép, cho phép nó được sử dụng trong các tòa nhà chịu tải trọng tác động cao. Sợi carbon đã và đang tiến vào các phần tử bê tông đúc sẵn.
Cũng từ việc thiết kế các tòa nhà chọc trời và nghiên cứu vật liệu xây dựng, người ta cũng bắt đầu nảy sinh ý tưởng thay thế bê tông – một loại vật liệu xây dựng không thay đổi trong nhiều thế kỷ. Tuy bền nhưng nó lại là một nguồn thải CO2 khá lớn.
Một số nhà nghiên cứu đang xem xét các loại bê tông sinh học, loại bê tông tự phục hồi với việc bổ sung các vi khuẩn đá vôi có thể kéo dài tuổi thọ của bê tông lên đến 200 năm. Ngay cả gỗ, thứ không bao giờ được sử dụng như một thành phần cấu trúc chính trong các cấu trúc siêu cao, cũng đang được sử dụng trong một cấu trúc nhiều lớp mang lại cho nó sức mạnh tương tự như thép.
Để chứng minh khả năng của gỗ, SumitomoForestry, một công ty thiết kế có trụ sở tại Nhật Bản, gần đây đã tiết lộ kế hoạch xây dựng một công trình kiến trúc bằng gỗ cao 350m ở Tokyo. Các tòa nhà cao hơn đang xuất hiện và các vật liệu cũng như phương pháp xây dựng đang nhanh chóng bắt kịp để biến những giấc mơ cao cả dặm này thành hiện thực.
Nguồn: Tổng hợp