Sự phát triển của kỹ thuật “nhà hơi” đã mở đường đưa vào ứng dụng trong xây dựng hàng loạt vật liệu mới, bền nhẹ, rẻ tiền như sợi hóa học, sợi thủy tinh, chất dẻo và cả… giấy nữa. Chỉ trong trường hợp thật biệt hay kim loại. Một hướng phát triển mới nữa, là dùng các cấu trúc bơm hơi này như những khuôn mẫu, để thực hiện việc xây dựng hàng loạt những căn nhà bán kiên cố, rẻ tiền. Trường hợp này, sườn nhà có thể ghép bằng nhiều cấu kiện, dưới tác dụng của áp suất nén, lấy được hình dạng thiết kế. Sau đó, người ta chỉ cần phun lên bề mặt một lớp chất liệu, ví dụ như chất dẻo, hay xi măng. Để khô, sườn được tháo ra bằng cách đơn giản là tháo hết hơi nén. Căn nhà “đúc khuôn” vẫn giữ nguyên được hình dạng thiết kế, chỉ cần tu sửa qua là đưa vào sử dụng được.
Việc học tập thiên nhiên còn được mở rộng trong nhiều lãnh vực khác của khoa kiến trúc. Chẳng hạn, trong việc xây dựng cầu cống. Trong một hội thảo quốc tế vừa qua, người ta chú ý đến hai phương án độc đáo. Phương án thứ nhất mô phỏng cấu trúc của con sao biển. Cây cầu có dạng một hình tam giác đều. Về nhiều phương diện, phương án này có ưu điểm hơn hẳn những cấu trúc vòm cổ điển: vừa chắc chắn, vừa hạn chế được độ rung, vừa tiết kiệm vật liệu, v.v… tác giả của phương án cũng đưa thêm ý kiến là, các viên gạch vẫn thường có dạng hộp chữ nhật, sẽ có tính năng hơn hẳn nếu như làm theo hình tam giác chịu lực tốt hơn xây bằng gạch thường tới 2-3 lần. Phương án thứ hai là một cây cầu hình… là cây. Thành cầu được uốn cong như chiếc lá, vừa tạo dáng mỹ thuật, vừa tăng tính bền chắc chắn. Cây cầu “chiếc láy” này được dự kiến bắc qua eo biển Cale (nối liền Anh và Pháp), có tới 5 tuyến đường ô tô cao tốc, dự kiến cho lưu lượng xe tới 10 ngàn chiếc một ngày. Thế mà giá thành chỉ bằng một nửa so với các phương án cổ điển.
Nhiều điều kỳ diệu khác trong các công trình kiến trúc của tự nhiên cũng được các nhà khoa học phát hiện và khai thác. Như trong thiết kế nhà triển lãm ở Turin (ý), kiến trúc sư P.Nécvi đã vận dụng nguyên tắc “đường gân lá” để cấu tạo vòm mái. Cấu trúc vừa có dáng rất thanh thoát, vừa đạt độ bền chắc cao nhất với trọng lượng nhỏ nhất. Cũng Nécvi đã thực hiện một công trình nhà triển lãm khác có dạng một tam giác cân uốn cong hết sức độc đáo, bằng bê tông cốt thép. Tòa nhà vòm này có kích thước mỗi mặt 200 mét mà chỉ dựa trên ba trụ chống, đáng được xem là một kỳ quan của thế giới hiện đại. Nhưng đó cũng chính là sự phóng đại những đường gân trên một cái lá…
Từ những điều lượm lặt rải rác, đã dần dần hình thành một phân ngành mới của kiến trúc, tạm gọi là khoa sinh kiến trúc. Nhiệm vụ của bộ môn khoa học này không phải chỉ là tìm kiếm, sao chép những mẫu mực sẵn có trong tự nhiên, mà xây dựng cơ sở lý thuyết của những cấu trúc sinh vật.
Đây là một bộ môn khoa học rất thú vị. Vì, với mục đích sinh tồn, các sinh vật đã thử nghiệm không biết bao nhiêu mẫu mực kiến trúc, để đi tới sự hợp lý tối đa. Cho nên, không có mẫu mực nào là không có lý do tồn tại. Điều gì không hợp lý thì đã đào thải từ lâu rồi. Con người chỉ còn việc phát hiện tìm hiểu những nguyên tắc còn bị che giấu, và vận dụng một cách khôn ngoan cho mục đích của mình.
Có thể nêu lên một ví dụ: yêu cầu xây dựng những thành phố tương lai.
Trước mắt các nhà kiến trúc, việc thiết kế các thành phố tương lai là cả một bài toán phức tạp, nan giải. Ai nấy đều biết rằng, chỉ vài chục năm nữa, cả thế giới sẽ đông chật và không gian sinh tồn sẽ hạn chế tới mức báo động.
Tình trạng sống ở những thành phố lớn hàng triệu, hàng chục triệu dân đặt ra nhiều vấn đề cần được giải quyết. Như tình trạng đi lại trong nội thành ở Tôkiô tốn thời gian gấp hàng chục lần ở ngoài thành. Có tới ba trong số bốn người lao động, mất mỗi ngày trên 3 giờ để đi về giữa nơi làm việc và nơi ở. Ở Luân Đôn, mỗi kilômét vuông trung bình có 6 ngàn người dân; ở Tôkiô – 16 ngàn, còn Pari: 35 ngàn… Công việc hậu cần phục vụ số cư dân đó là cả một sự vất vả, với cảnh đi lại bế tắc như trên vừa nói… cho nên không phải vô cớ mà các nhà văn viễn tưởng đã tiên đoán những tương lai đen tối cho các “thủ đô ánh sáng” hiện nay: ngột ngạt, nghẹt thở, điên loạn, ầm ĩ, bẩn thỉu, già nua, v.v… là những danh từ được dùng để tả Niu yoós, Pir, Tôkiô, Hồng kông, v.v… vào những năm 2000 hay sau đó một ít.
Để đi tìm một giải pháp cho việc thiết kế các thành phố tương lai, phải nhờ đến thiên nhiên. Vì, từ lâu trước con người, thiên nhiên đã phải đối phó với những trường hợp gia tăng dân số và đã tìm ra những cách giải quyết thích hợp.
Hãy lấy ví dụ từ một rừng cây… Trong một khoảng đất nhỏ bé của rừng rậm, ta hãy thử tính xem mật độ “dân cư” đạt tới mức nào. Hàng ngàn, hàng vạn cây cỏ, sâu bọ, muông thú có thể cùng tồn tại trên một vùng đất, chen chúc nhau, nhưng lại kết hợp với nhau, không xâm phạm không gian sinh tồn của nhau.
Giải pháp “nhiều tầng” đã được nhà kiến trúc vĩ đại nhất của thế kỷ chúng ta Lơ Cóoc buydiê nêu lên từ những năm 30. Những lúc đó, ý kiến của ông chưa được xem là quan trọng mấy. Ta biết rằng, độ cao trung bình của Luân Đôn hiện nay mới là 1,1/2 tầng, của TôKiô là 1,6 tầng, và Mátxcơva là 2 tầng. Còn Lơ Cóoc buydiê thì dự kiến tới 5 thậm chí 10 tầng, trong đó tầng mặt đất được dành riêng cho con người và cây cỏ; xe ô tô, xe điện sử dụng các tầng ngầm hay tầng cao hơn. Còn tầng trên cùng dành cho máy bay.
Một thành phố - rừng cây như của Cóoc buydiê giải quyết được một vấn đề cơ bản còn bế tắc hiện nay là vấn đề giao thông. Những con đường không trung cho phép giải phóng các con đường phố chật hẹp, tạo điều kiện giao thông trong ngoài thành phố nhanh chóng, dễ dàng. Không gian sinh tồn cũng được mở rộng thêm gấp bội theo chiều cao, cứu vãn nạn ô nhiễm, thiếu không khí và ánh sáng.
Vấn đề đầu tiên được đặt ra là phải giải quyết kết cấu vững vàng cho những công trình cao tầng. Ta biết rằng hiện nay tỉ lệ giữa chiều cao và đường kính các cao ốc hiện đại chưa bao giờ vượt quá con số 30. Nhưng cây cỏ thường phát triển cao gấp 100 lần đường kính gốc cây. Một số cây khác đạt tới tỉ số 200 – 300. Bí quyết của tự nhiên là kết hợp được kết cấu và chất liệu, giảm tới mức thấp nhất khối lượng kiến trúc để tranh thủ không gian lớn nhất.
Kiến trúc sư người Đức Đôlinhgơ đã đề nghị một mẫu nhà tương lai theo kiểu… cây thông. Tòa nhà gồm một trụ chính cao tới 200 mét, với các cành lá tỏa ra bốn phía, lên cao dần theo đường xoắn ốc. Ta có thể dễ dàng hình dung “thân cây” sẽ được dùng làm trục giao thông chính, bố trí các công trình công cộng như cửa hàng, nhà ăn nhà hát, v.v… Còn mỗi cành, lá là một khu phố, với nhiều căn hộ tách rời nhau. Mỗi căn hộ là một “biệt thự”, tiếp nhận gió và ánh sáng từ các phía.
Một thử nghiệm về “ngôi nhà cây thông” này đã được thực hiện ở Mônrêan(Canada) từ ít năm nay, với quy mô rất “khiêm tốn”. Trên một diện tích không đầy 100 mét vuông, tòa nhà cao 200 mét có thể dùng làm chỗ ở cho vài trăm gia đình, hệt như một đường phố bố trí thẳng đứng. Tòa nhà đã trải qua được nhiều thử thách, với nắng, gió và cả với những vấn đề tâm lý xã hội. Hình như không ai có ý kiến chê bai gì, trừ giá thành có hơi cao. Nếu như việc chế tạo các cấu kiện bền, nhẹ được giải quyết ít tốn kém hơn, thì rất có thể những “rừng thông” như vậy sẽ được xem là mô hình của những thành phố tương lai. Trong đó, mỗi cây thông là một đường phố, khu phố. Các tầng là được liên hệ ngang bằng những đường “treo”. Một cây thông có thể là nơi sinh sống, làm việc, vui chơi giải trí cho hàng chục ngàn người. Chỉ những ngày nghỉ cuối tuần, họ mới cần thiết phải rời xa thành phố bằng đường ngầm hay đường không, để thực hiện những cuộc du lịch xa…
Điểm mấu chốt của các phương án nhà – cây này là làm sao tạo được kết cấu nền móng vững chắc. Trong thiên nhiên, những bộ rễ ăn sâu và tỏa rộng trong phạm vi 3 – 5 mét cung quanh gốc cây đã làm nhiệm vụ này một cách xuất sắc. Bắt chước điều đó không khó lắm. Ngày ở trên mặt nước, ví dụ ở các thềm biểm, cũng có thể thực hiện được những cọc móng đủ sức chống đỡ cho những ngôi nhà hàng trăm tầng.
Tuy nhiên, một vấn đề nan giải hơn, là chống rụng cho các “cành, lá”. Trong trường hợp một tòa nhà cao 100 mét thôi, dao động ở tần đỉnh có thể tới 2 – 3 mét rổi. Các căn hộ ở phía đầu “cành” càng chịu rung nhiều hơn nữa. Sẽ phải có những thiết bị chống rung, để đảm bảo điều kiện sống bình thường, đêm cũng như ngày…
Phát triển theo hướng này, còn có những phương án kết hợp “thành phố - rừng cây” và “nhà - cây” để tiến tới những “nhà – thành phố”. Có thể hình dung, đây là một thứ cây khổng lồ, mà thiên nhiên cũng chưa từng thử nghiệm. Chiều cao của cây, theo dự kiến của tác giả đề án – kiến trúc sư người Anh Phritsơman – tới … 3.200 mét (tức là ngang với núi Hoàng Liên Sơn) gồm 800 tầng. Tòa nhà được thiết kế cho 50 vạn người ở và làm việc, chỉ chiếm một diện tích mặt đất không đầy ¼ kilômét vuông. Tất cả được bố trí gọn trong “thân cây”: xí nghiệp, công sở, trường học, bệnh xá, nhà hát, v.v… Sân bay là những hàng lang, nhô ra ngoài. Mỗi tầng sẽ tương đương với một phố, và đi từ đầu đến cuối thành phố, chỉ có 3 kilômét.
Những tòa nhà – thành phố như thế có thể là giải pháp cho sự bế tắc của vấn đề đô thị hóa hiện nay. Vì chỉ cần 10 tòa nhà đó, đủ làm nơi trú ngụ cho 5 triệu dân, trong khi nếu phát triển theo hướng hiện nay, thì hàng triệu hécta đất trồng trọt sẽ bị lấn chiếm. Sự tăng mật độ dân cho tới vài chục ngàn trên mỗi kilômét vuông không còn bị xem là mức báo động!
Đó dù sao cũng mới chỉ là một vài trong muôn ngàn giải pháp cho ngành xây dựng, mà khoa Sinh Kiến trúc đang tìm kiếm…
