Khái niệm về cấu trúc Không gian bao che kiến trúc và cấu trúc không gian mặt đứng nhà phố

Nội dung bài viết tập trung vào việc giới thiệu về cấu trúc không gian bao che kiến trúc để làm rõ thêm một khái niệm mới về cấu trúc không gian mặt đứng (KGMĐ) nhà phố, định nghĩa các thành phần cơ bản trong cấu trúc KGMĐ nhà phố, bao gồm không gian phương đứng, không gian phương ngang và các thành phần cấu trúc chi tiết. Ngoài ra, bài viết cũng sơ bộ nêu lên các ảnh hưởng của KGMĐ đến điều kiện tiện nghi vi khí hậu bên trong công trình.

Mở đầu

Nhà phố là một loại hình nhà ở chiếm tỷ lệ rất lớn trong các đô thị được xây dựng do nhu cầu ở kết hợp thương mại, buôn bán hoặc sản xuất nhỏ của người Việt. Không gian mặt đứng (KGMĐ) được đề cập ở đây là vùng không gian phía trước và lân cận, mặt đứng công trình kiến trúc có ảnh hưởng đáng kể đến tiện nghi vi khí hậu bên trong công trình. Không gian này bao gồm các thành phần khác nhau như: Lớp vỏ kiến trúc, không gian đệm, khoảng lùi, cây xanh, mặt đường, vỉa hè… gần sát công trình kiến trúc. Cách thức tổ chức, sắp xếp, liên kết các thành phần này theo một trật tự nhất định, có tính đến yếu tố tác động bên ngoài tạo nên cấu trúc KGMĐ kiến trúc. Khi đó, cấu trúc KGMĐ nhà phố là cấu trúc vùng không gian bao gồm tường mặt đứng đến mép đường chính. Các tác động của môi trường qua phần không gian này sẽ được làm cho giảm thiểu hoặc khuếch đại tùy vào nhu cầu tiện nghi bên trong.

Gần đây, KGMĐ đã được chú ý và nghiên cứu nhưng vẫn còn mang tính tự phát, thiếu tính định lượng và chưa mang tính hệ thống. Đối với các công trình nhà phố chịu ảnh hưởng lớn bởi tác động của môi trường như nắng hướng Tây, tiếng ồn và khói bụi của các phương tiện giao thông trên những trục đường có mật độ lưu thông cao…, chủ đầu tư và người thiết kế đã có những giải pháp nhằm giảm bớt các ảnh hưởng xấu, nhưng vẫn manh mún và chưa triệt để.

Trong khuôn khổ bài viết, tác giả chỉ giới thiệu khái niệm về cấu trúc KGMĐ nhà phố và đề cập sơ bộ ảnh hưởng của cấu trúc đó đối với môi trường vi khí hậu bên trong nhà.

Các khái niệm về cấu trúc không gian bao che công trình kiến trúc

Từ điển Larousse của Pháp định nghĩa từ “cấu trúc” (structure) là “cách sắp xếp giữa các bộ phận của một tập hợp cụ thể hay trừu tượng”, hay là “việc tổ chức các bộ phận của một hệ thống, làm cho nó có một tính cố kết mạch lạc và mang tính đặc trưng thường xuyên”. Từ “structure” trong tiếng Pháp có xuất xứ từ tiếng Latin “structura – struere”, nghĩa là “xây dựng – kiến tạo”. Từ điển Encarta 99 của Mỹ cũng định nghĩa từ “structure” trong tiếng Anh là “một tập hợp các bộ phận có mối quan hệ liên kết với nhau của bất cứ một sự vật phức hợp nào; một bộ khung”. Theo từ điển tiếng Việt, khái niệm “cấu trúc” có nghĩa là “toàn bộ nói chung những quan hệ bên trong giữa các thành phần tạo nên một chỉnh thể”. [1]

Theo định nghĩa cấu trúc nói trên thì bất cứ một sự phân tích các mối quan hệ nào giữa các thành phần của một sự vật chính là một sự phân tích cấu trúc hay là một việc làm bằng phương pháp cấu trúc. Khái niệm cấu trúc được thể hiện rõ qua ví dụ về chủ nghĩa cấu trúc (tiếng Pháp: Structuralisme) trong nghiên cứu văn học, nghệ thuật và xã hội, cho rằng sự phân tích, đánh giá hệ thống phải đi vào bên trong các biểu hiện bề mặt để đạt tới các cấu trúc sâu hơn, căn bản hơn. Chủ nghĩa cấu trúc đặc biệt quan tâm đến các mối quan hệ giữa những yếu tố của cấu trúc hơn là đến bản thân các yếu tố đó. Có thể nói tất cả những biện pháp mà chủ nghĩa cấu trúc thường dùng, từ việc đi tìm các mối liên hệ bên trong của văn bản, việc xác định mức độ cấu trúc của tác phẩm đến việc mô hình hoá một văn bản riêng biệt hay cấu trúc nghệ thuật của một nhóm tác phẩm, thậm chí của cả một trào lưu, một thời đại văn hoá đều nhằm mục tiêu: Phân tích hệ thống những quan hệ của các yếu tố tạo thành chỉnh thể nghệ thuật.

Phân tích về không gian bao che kiến trúc cũng tương tự như phân tích về không gian đô thị hay không gian kiến trúc. Trong đó, không gian đô thị là vùng lãnh thổ bao gồm các thành phần cơ bản là không gian xây dựng đặc (được biểu hiện thông qua các loại công trình kiến trúc + các loại tuyến đường) và không gian mở – rỗng (được biểu hiện qua không gian xanh và dự trữ chưa sử dụng trong đô thị). Cấu trúc không gian đô thị chính là sự liên kết, tổ chức các thành phần, yếu tố nêu trên theo một trật tự nào đó nằm thỏa mãn nhu cầu của cư dân đô thị. Không gian đô thị còn có thể chia thành các thành phần như lớp vỏ đô thị (xem hình 5), công trình, không gian đệm…[2]. Không gian kiến trúc là thành phần không gian nhỏ bên trong không gian đô thị (thuộc thành phần không gian xây dựng đặc của đô thị) bao gồm 2 thành phần không gian chính là không gian sử dụng và không gian phụ trợ. Cấu trúc không gian kiến trúc là sự sắp xếp, tổ chức 2 thành phần này tùy theo nhu cầu về sử dụng, thẩm mỹ… của con người.

Không gian bao che kiến trúc là vùng không gian ngăn cách không gian kiến trúc với không gian đô thị bên ngoài. Đây là vùng không gian xung quanh và lân cận công trình, có ảnh hưởng đáng kể đến tiện nghi vi khí hậu bên trong công trình. Không gian này bao gồm các thành phần khác nhau như: Lớp vỏ kiến trúc, không gian đệm, khoảng lùi, cây xanh, mặt đường, vỉa hè…gần sát công trình kiến trúc. Cách thức tổ chức, sắp xếp, liên kết các thành phần này theo một trật tự nhất định có tính đến yếu tố tác động bên ngoài tạo nên các dạng cấu trúc không gian bao che kiến trúc.

Không gian bao che (KGBC) kiến trúc bao gồm 2 thành phần cơ bản là thành phần che không gian sử dụng theo phương ngang (gọi tắt là thành phần ngang) và thành phần che không gian sử dụng theo phương đứng (gọi tắt là thành phần đứng). Thành phần ngang hợp với mặt đất 1 góc nhỏ hơn 45 độ và thành phần đứng hợp với mặt đất 1 góc lớn hơn 45 độ.

Tùy vào cách bố trí và số lượng các thành phần ngang và đứng ta chia cấu trúc không gian bao che kiến trúc thành các dạng cơ bản sau (hình 1):

  • Dạng không gian bao che 0,5 lớp: Là dạng KGBC chỉ có 1 thành phần ngang hoặc 1 thành phần đứng;
  • Dạng không gian bao che 1 lớp: Là dạng KGBC có 1 thành phần ngang kết hợp với 1 thành phần đứng;
  • Dạng không gian bao che 1,5 lớp: Là dạng KGBC có 2 thành phần ngang kết hợp với 1 thành phần đứng hoặc 1 thành phần ngang kết hợp với 2 thành phần đứng;
  • Dạng không gian bao che 2 lớp: Là dạng KGBC có 2 thành phần ngang kết hợp với 2 thành phần đứng;
  • Dạng không gian bao che 2,5 lớp: Là dạng KGBC có 2 thành phần ngang kết hợp với 3 thành phần đứng hoặc 3 thành phần ngang kết hợp với 2 thành phần đứng;
  • Dạng không gian bao che 3 lớp: Là dạng KGBC có 3 thành phần ngang kết hợp với 3 thành phần đứng.
Hình 1 – Các lớp không gian kế cận công trình

Cấu trúc KGMĐ nhà phố và các ảnh hưởng đến điều kiện tiện nghi vi khí hậu bên trong

(1) Về cấu trúc KGMĐ nhà phố

Cấu trúc KGMĐ nhà phố là cấu trúc phần không gian trung gian ngăn cách giữa không gian sử dụng bên trong nhà phố và đường chính. Các tác động của môi trường qua phần không gian này sẽ được làm cho giảm thiểu hoặc khuếch đại tùy vào nhu cầu tiện nghi bên trong (hình 2a)

Hình 2: KGMĐ nhà phố (a) và các không gian thành phần cơ bản (b)

Cấu trúc KGMĐ nhà phố chính là một hệ thống gồm nhiều thành phần, sự liên kết giữa các thành phần cũng như các đặc tính riêng biệt của các thành phần tạo nên cấu trúc của hệ thống đó. Nghiên cứu cấu trúc KGMĐ nhà phố bằng cách phân tích không gian này thành các không gian thành phần cơ bản và chỉ ra đặc tính nổi trội của các thành phần chi tiết. Sự tổ hợp các yếu tố nổi trội sẽ tạo nên những nhóm dạng cấu trúc có đặc tính gần giống nhau.

Bảng 1: Liệt kê các thành phần chi tiết theo phương ngang

KGMĐ nhà phố bao gồm 2 không gian thành phần cơ bản là không gian phương ngang và không gian phương đứng (bài viết này chỉ xét trường hợp tường mặt đứng trùng với ranh lộ giới), trong đó:

– Không gian phương ngang (KGPN) (hình 2b) là phần không gian công cộng từ mép đường đến mép nhô ra của công trình bao gồm các thành phần chi tiết như lối đi bộ, sân trống, vòm lá cây xanh, bồn hoa, thảm cỏ, cột đèn công cộng, bó dây cáp điện… Các thành phần chi tiết này gọi là các thành phần phương ngang (xem bảng 1). Có 3 trường hợp KGPN tùy theo khoảng cách từ mép đường đến mép công trình như sau:

  • (i:) KGPN nhỏ, khoảng cách từ 0m đến dưới 2.5m;
  • (ii:) KGPN vừa, khoảng cách từ 2.5m đến dưới 4m;
  • (iii:) KGPN lớn, khoảng cách từ 4m trở lên;
Hình 3: Các trường hợp không gian thành phần cơ bản của KGMĐ nhà phố

– Không gian phương đứng (KGPĐ) (hình 2b) là phần không gian tiếp nối giữa không gian sử dụng (trệt+lầu) và không gian phương ngang bao gồm các thành phần chi tiết như tường ngoài, cửa sổ, cửa đi, ban công, logia, sân thượng, cổng rào, bồn cây ban công, hệ lam che, khung quảng cáo, không gian trống, phần mái tại cao độ chuẩn mặt tiền… Các thành phần chi tiết này gọi là các thành phần phương đứng (xem bảng 2). Ngoài ra, KGPĐ là sự kết hợp giữa không gian phương đứng tầng trệt (KGPĐT) và không gian phương đứng tầng lầu (KGPĐL).

Hình 4: Các thành phần cấu trúc chi tiết của KGMĐ nhà phố

Cách bố trí các thành phần trong không gian phương đứng tầng trệt tạo nên các trường hợp như sau:

  • (i:) KGPĐT thuộc hầu hết bên ngoài ranh lộ giới;
  • (ii:) KGPĐT thuộc hầu hết bên trong ranh lộ giới;
  • (iii:) KGPĐT lớn bao gồm 1 phần nằm trong và 1 phần nằm ngoài lộ giới;

Cách bố trí các thành phần trong không gian phương đứng tầng lầu tạo nên 3 trường hợp khác như sau:

  • iv: KGPĐL hỗn hợp, phần nằm trong và phần nằm ngoài lộ giới tỉ lệ 50/50;
  • v: KGPĐL hỗn hợp, phần nằm trong và phần nằm ngoài lộ giới tỉ lệ 35/65;
  • vi: KGPĐL hỗn hợp, phần nằm trong và phần nằm ngoài lộ giới tỉ lệ 65/35;

Các dạng cấu trúc KGMĐ nhà phố chính là sự tổ hợp các trường hợp không gian thành phần cơ bản, ở bài viết này là 3x3x3=27 dạng (hình 3). Mỗi dạng cấu trúc KGMĐ có những đặc điểm phụ thuộc vào đặc tính và mối quan hệ của các thành phần chi tiết. Qua khảo sát và đánh giá tác giả rút ra được 8 thành phần cấu trúc chi tiết mang tính nổi trội và có ảnh hưởng đáng kể đến vi khí hậu bên trong công trình (hình 4).

(2) Một số ảnh hưởng của KGMĐ đến điều kiện vi khí hậu bên trong nhà phố

Qua khảo sát và đo đạc các dạng cấu trúc KGMĐ nhà phố thực tế, tác giả đã rút ra một số nhận định sơ bộ về ảnh hưởng của KGMĐ đến điều kiện vi khí hậu bên trong như sau:

  • Các kiểu cấu trúc có KGPĐL và KGPĐT làm giảm đáng kể bức xạ nhiệt vào KGSD, tùy vào cấu trúc của các thành phần KGPĐ bức xạ sẽ giảm nhiều hay ít;
  • Cấu tạo KGPN có hệ số phản xạ nhiệt hoặc hấp thụ nhiệt khác nhau, hoặc độ lớn của KGPN sẽ ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ tại KGSD;
  •  Độ ẩm trong phòng vào buổi sáng sẽ lớn hơn buổi trưa và chiều, càng lên tầng cao độ ẩm càng giảm;
  • Cường độ ánh sáng trong phòng thường tỉ lệ nghịch với nhiệt độ phòng;
  • Các KGSD trên tầng cao có tốc độ gió cao hơn tầng thấp;
  • Tốc độ gió trong nhà cao thì độ ẩm thấp với điều kiện khí hậu TP.HCM;
  • Khi độ ẩm thấp dẫn đến trực xạ thấp và tán xạ cao;
  • Cấu trúc mở, thoáng thì độ ẩm trong nhà thường bằng hoặc cao hơn độ ẩm ngoài nhà chút ít.

Kết luận

Bài viết này đã giới thiệu được khái niệm mới là cấu trúc không gian bao che kiến trúc và cấu trúc KGMĐ nhà phố. Đồng thời trình bày được các thành phần KGMĐ cơ bản và các thành phần chi tiết nổi trội của chúng. Cuối cùng bài viết cũng đã nhận định những tác động cơ bản của KGMĐ nhà phố đối với tiện nghi vi khí hậu bên trong công trình. Hy vọng bài viết là tài liệu tham khảo tốt cho mọi đối tượng nghiên cứu các lĩnh vực có liên quan.

ThS.KTS Phạm Thanh Trà
Giảng viên, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng
Trường Đại học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TPHCM
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 03-2019)