Ứng dụng hình thể của cấu trúc tự nhiên
trong tạo hình kiến trúc
Con người sinh ra và tồn tại trong môi trường tự nhiên như một thực thể hữu cơ, nó chứa đựng bản chất của tự nhiên và ngược lại, tự nhiên cũng bao dung và thân thiện với con người. Trong thế giới tự nhiên con người phải sáng tạo ra không gian ở cho mình và không gian này được coi là môi trường ở nhân tạo cùng chung sống hài hòa với môi trường tự nhiên. Môi trường nhân tạo muốn thích dụng đối với con người nó phải gắn bó với môi trường tự nhiên và phải biết khai thác các thế lợi của tự nhiên để phục vụ chính con người. Từ ngàn đời nay, con người đã biết tạo lập cấu trúc không gian nhà ở dựa vào các yếu tố khí hậu như tận dụng hướng gió mát, tránh hướng gió lạnh và hướng có bắc xạ mặt trời nóng bức, biết khai thác các yếu tố kết cấu, yếu tố cây xanh, mặt nước để cải thiện điều kiện vi khí hậu của thiên nhiên. Mặt khác, con người cũng biết dựa hình thể của cấu trúc tự nhiên thông qua sự quan sát, phân tích và bắt chước, mô phỏng các hình thể hữu cơ để sáng tạo ra ngôi nhà ở. Ví dụ mô phỏng hình dáng lá cây, hình dáng mai rùa để làm mái nhà, mô phỏng bốn chân con rùa để làm cột nhà cho vững chắc; mô phỏng cấu trúc tổ chim, tổ mối, hình dáng vỏ sò, vỏ ốc… để xây dựng nên không gian kiến trúc nhà ở cho con người.
Quá trình hoạt động sáng tạo của con người về tổ chức không gian ở luôn lấy hình thể hữu cơ trong cấu trúc tự nhiên làm nguồn cảm hứng vô tận cho mình bởi vì hình thể tự nhiên luôn tồn tại quanh chúng ta, nó giúp chúng ta ăn, uống, nghỉ ngơi và sinh tồn theo mối quan hệ biện chứng. Vì vậy, việc tìm hiểu, nghiên cứu hình thể hữu cơ của cấu trúc tự nhiên và ứng dụng vào sáng tạo không gian ở của con người là việc làm cần thiết, mang lại tính sáng tạo cao nhất, đặc biệt đối với các loại hình kiến trúc xanh, kiến trúc sinh thái, kiến trúc sinh khí hậu, kiến trúc tái tạo năng lượng và thân thiện với môi trường là một trong những xu hướng kiến trúc hiện nay và trong tương lai.
* Các hình thể trong cấu trúc tự nhiên:
Xét dưới góc độ thị giác, phần lớn cấu trúc hình thể trong thế giới tự nhiên được chia làm hai dạng: dạng khung xương và dạng mảng khối. Trong đó, hình dạng cấu trúc khung xương lại có thể phân làm hai loại khác đó là dạng nhánh khung xương và dạng kiểu tuyến mạng. Dạng cấu trúc mảng khối cũng được phân làm hai loại: dạng khối đặc và dạng khối rỗng.
- Dạng nhánh khung xương: Là dạng cấu trúc được tập hợp bởi một số nhánh (tuyến) có chiều hướng khác nhau, thường lặp lại theo một quy luật nào đó. Các nhánh đều nối với trục (tuyến) chính thông qua các khớp nối. Ví dụ nhánh cây, cuống lá, bộ khung xương động vật (Hình 1).
Xương ếch với xương chính và xương phụ
Xương cành cây
Xương khủng long với xương sống là tuyến chính, xương sườn, xương chân là nhánh phụ
Xương cá phản ánh đúng hình dạng bên ngoài
Hình 1: Hình thức cấu kết nhánh khung xương
- Dạng kiểu tuyến mạng: Là dạng cấu trúc cũng được tập hợp bởi các tuyến mà tạo nên hình thể. Nhưng khác với hệ cấu tạo nhánh khung xương, các tuyến kiểu này được nối thông mạch nhau, không có hoặc có rất ít tuyến cụt, chúng nối kết với nhau thành mạng. Hệ mạng này có thể là mạng phẳng, cong hay dạng không gian ba chiều dày đặc. Modul hệ lưới mạng có thể là tam giác, tứ giác, lục giác,… hay hệ đa lặp [3], ví dụ kết hợp cả tam giác và tứ giác (Hình 2).
Mạng 3 chiều
Hình 2b: Mạng phẳng
Mạng 3 chiều san hô
Cấu trúc xương động vật
Hình 2: Cấu tạo kiểu tuyến mạng
- Dạng cấu trúc mảng khối:
Dạng này đối lập với hình thể có kết cấu khung xương hay tuyến mạng. Chúng không có nhánh, và chúng cố kết thành từng cục, từng mảng. Có thể là khối đơn lẻ hay kết nhóm lại với nhau. Cảm nhận về khối thường là “đặc chắc”, có trạng thái tĩnh, thường là không động. Chúng mang vẻ đầy đặn và có cảm giác về trọng lượng. Tuy vậy, khối có thể có vai trò kép, tức nó vừa chiếm chỗ trong một khoảng không vừa có thể bị rỗng, tạo ra cái hốc trong nó [4]. Ví dụ như hòn đá cuội là mảng khối đặc chắc có lỗ thủng hay cấu trúc vỏ một con ốc.
Như vậy, dạng cấu trúc mảng khối có hai loại: Khối đặc và khối rỗng với từng cấp độ rỗng nhiều hay ít. Khối rỗng có thể tiến tới dạng kết cấu vách như vỏ ốc. Trong thế giới tự nhiên, những hình thể dạng khối thì không có khung xương. Tuy vậy, nếu phóng to nhiều lần lát cắt của xương động vật ta lại có thể thấy cấu trúc kiểu mạng. Hoặc dạng khung xương lại có thể mang vẻ của dạng khối nếu khung xương có kích thước lớn, ví dụ như một thân cây, cành cây to.
Đối với việc nghiên cứu khối trong nghệ thuật tạo hình như điêu khắc, kiến trúc thì quan niệm về khối có khác với tự nhiên. Sự xuất hiện khối âm, khối rỗng, khối thủng, khối ước lệ để tương ứng với mục đích sử dụng, với ý đồ tác phẩm là thực tế và nhiều khi không có sự phân biệt giữa hai dạng khung xương, khung mạng với khối đặc, khối rỗng (Hình 3).
Vỏ ốc có miệng rỗng to, cảm giác khối rỗng rất rõ
Khối đặc chắc, cảm giác trọng lượng
Casa Da Musica (KTS Rem Koolhaas) có hình thức bên ngoài thể khối đặc, bí ẩn và sống động
Khối đa diện bán đều ở thể trạng rỗng có các khối nội tiếp kiểu tiệm tiến
Hình 3: Khác biệt giữa khối tự nhiên và khối tạo hình
* Đặc tính của hình thể ba chiều trong cấu trúc tự nhiên:
Đặc tính thị giác tự thân của hình thể ba chiều gồm các yếu tố như:
- Hình dáng: Là dáng vẻ bên ngoài của vật thể;
- Kích thước: Chỉ sự to nhỏ tức chiều dài, chiều rộng, chiều sâu. Là yếu tố để tính khối tích, khối lượng (dimension: length – with – depth);
- Mầu sắc – sắc độ: Mầu sắc (color), sắc độ (value/tone), trong đó value chỉ độ sáng tối (đen, trắng) của vật thể; tone chỉ mức độ nhạt đậm của sắc mầu nào đó pha với sắc xám. Mầu sắc – sắc độ là yếu tố để phân biệt hình thể với môi trường xung quanh đồng thời góp phần tạo độ nặng nhẹ và tác động mạnh vào thị giác.
- Chất cảm vật liệu (texture): Đây là đặc trưng bề mặt của vật liệu, nó cũng ảnh hưởng tới cảm thụ thị giác về độ nặng nhẹ;
- Tỷ lệ (proportion): Tỷ lệ là sự hài hòa của hình khối, đó là tỷ lệ của hình dạng chung của một khối, tức phép so sánh giữa chiều dài, chiều rộng, chiều sâu của tổng thể hình khối và tỷ lệ của mỗi bộ phận nhỏ của hình khối so với nhau và so với tổng thể.
* Tổ chức hình thể:
Trong tạo hình kiến trúc, việc hợp nhóm các hình thể, các khối to nhỏ khác nhau, các hình dạng khác nhau thường xảy ra. Vì vậy, việc tổ chức và nhận dạng cách hợp nhóm chúng là cần thiết. Cấu trúc của thế giới tự nhiên xét dưới góc độ hợp nhóm thể hiện ở các dạng thức sau:
- Tổ chức theo kiểu lặp lại (Repetition);
- Tổ chức kiểu tương tự (Similarity);
- Sự biến đổi dần và hợp nhóm (Gradation);
- Phép tương phản trong tổ chức hợp nhóm (Contrast);
- Tạo sự dị biệt trong hợp nhóm (Anomaly);
- Hình thức tập trung – phân rã (Concentration – Decencontration);
- Cấu trúc tán xạ (tán xạ, đồng tâm, ly tâm, hướng tâm …) (Radiation) [1] (hình 4)
Nhìn chung, các loại hình tổ chức hình thể đều có thể ứng dụng trong tạo hình nghệ thuật nói chung và thiết kế kiến trúc nói riêng. Trong đó, tổ chức kiểu lặp lại, kiểu tương tự, kiểu hợp nhóm, kiểu tương phản và kiểu tán xạ trong cấu trúc tự nhiên là những kiểu tổ chức được sử dụng nhiều nhất trong sáng tác tạo hình kiến trúc.
Bố cục đan xen giao thoa
Nhịp tiệm tiến (Korea Presbryteria Church, New York)
Hình 4: Bố cục sử dụng trong tạo hình kiến trúc
* Ứng dụng hình thể của cấu trúc tự nhiên trong tạo hình kiến trúc.
Trên cơ sở nghiên cứu nhận diện các loại hình thể hữu cơ trong cấu trúc tự nhiên nêu trên, các nhà điêu khắc cũng như các nhà thiết kế kiến trúc tùy theo khả năng sáng tạo mà linh hoạt ứng dụng các hình thể ba chiều vào tạo hình nghệ thuật và tạo hình kiến trúc. Các nhà điêu khắc hay ứng dụng kiểu dạng tuyến mạng, tuyến khung xương trong tạo hình.
Hình 5: Hai tác phẩm điêu khắc của Mark Di Survero, được thể hiện dưới dạng khung tuyến. Cấu trúc kiểu cân bằng động có kiểu tuyến mạng và tuyến khung xương.
Các kiến trúc sư cũng hay dùng dạng nhánh khung xương, dạng tuyến mạng hay dạng mảng khối để tổ chức tổng mặt bằng công trình, tổ chức không gian kiến trúc và tổ chức hình thức mặt đứng, hình khối công trình kiến trúc. Việc ứng dụng cấu trúc tự nhiên vào tạo hình được gọi là phong cách kiến trúc phỏng sinh học, phong cách này được dung nhiều trong kiến trúc hiện đại và có xu hướng kéo dài đến ngày nay, dự báo trong tương lai phong cách kiến trúc phỏng sinh học vẫn được các nhà kiến trúc chủ nghĩa địa phương tiếp tục sử dụng trong sách tác. Kiến trúc ứng dụng hình thể cấu trúc tự nhiên sử dụng rộng rãi từ công trình nhà ở đến công trình công cộng, công trình văn hóa, nghỉ dưỡng và giải trí (Hình 6).
Serpentine Gallery Pavillion ở London, 2002, Toyo Ito.
Federation Square, Melbourne, Australia, 2002, Lab Architecture Studio.
Hình 6: Cấu trúc kiểu mạng được ứng dụng trong kiến trúc
Nhiều công trình kiến trúc ứng dụng cấu trúc mảng khối theo kiểu tổ chức biến đổi dần hoặc dạng khối rỗng để tạo hình kiến trúc. Một số công trình kiến trúc đã ứng dụng một cách hiệu quả việc mô phỏng hình thể trong cấu trúc tự nhiên vào thiết kế công trình ví dụ như ngôi nhà có hình dạng một con ốc biển; hình dạng tổ chim; hình dạng gốc cây khô… (Hình 7).
Quatar National Convention Center in Doha, 2011, Arata Isozaki
Dongdaemun Design Plaza, Seoul, 2010, Zaha Hadid.
Hình 7: Ứng dụng mô phòng hình thể trong thiết kế kiến trúc
Hình thể hữu cơ trong cấu trúc tự nhiên có muôn vàn cách biểu hiện, chúng có thể ẩn chứa hình dạng trong sinh vật, động vật sống và biểu hiện rõ nét nhất trong giải phẫu sinh vật, động vật theo dạng nhánh khung xương, dạng tuyến mạng, dạng mảng khối đặc, khối rỗng…
Con người sinh ra trong thế giới tự nhiên nên phải dựa vào tự nhiên để sinh tồn và phát triển. Do đó, việc nghiên cứu nhận diện các hình thể trong cấu trúc tự nhiên nhằm ứng dụng chúng vào việc tạo hình nghệ thuật, tạo hình kiến trúc giúp cho con người sinh sống tiện nghi, thỏa mái, gần gũi với thiên nhiên đã và đang được các kiến trúc sư làm mục tiêu sáng tạo của mình, nhất là trong giai đoạn ứng phó với biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trường sống như hiện nay; các loại hình kiến trúc xanh, kiến trúc thân thiện với môi trường, kiến trúc sinh thái đều là các công trình bắt nguồn từ bản chất tự nhiên.
Việc ứng dụng hình thể hữu cơ trong cấu trúc tự nhiên vào tạo hình kiến trúc, ngoài sức hấp dẫn về hình thức kiến trúc gần gũi với tự nhiên còn giúp cho các nhà thiết kế tạo nên các hình thức kết cấu linh hoạt và bền vững nhất. Từ đó, có thể khảng định rằng sử dụng hình thể trong cấu trúc tự nhiên vào công trình kiến trúc là cần thiết và có ý nghĩa.
- KTS. Đỗ Trọng Hưng -
