Ứng dụng lý thuyết hình học Topology trong quá trình thiết kế kiến trúc và định hướng ứng dụng tại Việt Nam

Xuất hiện chính thức từ giữa thế kỷ XIX, Topology là một ngành toán học trẻ có ảnh hưởng đáng ghi nhận trong kiến trúc đương đại. Những lý thuyết hình học Topology, được thúc đẩy nhờ thành tựu của công nghệ kỹ thuật số, vật liệu mới và xây dựng, đã được áp dụng vào quá trình thiết kế kiến trúc theo nhiều cách tiếp cận nhằm sáng tạo những không gian kiến trúc mềm dẻo, đàn hồi, năng động, biến đổi liên tục với các hình thức kiến trúc tự do, dễ uốn, độc đáo và vô cùng mới mẻ. Bài báo có mục đích nghiên cứu việc ứng dụng lý thuyết hình học Topology trong quá trình thiết kế các công trình kiến trúc trên thế giới và tại Việt Nam. Từ đó xây dựng một khung ứng dụng cơ bản và đề xuất định hướng ứng dụng trong điều kiện Việt Nam.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 14(1V): 147–156 ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT HÌNH HỌC TOPOLOGY TRONG QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ KIẾN TRÚC VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Nguyễn Thị Minh Thùya,∗ a Khoa Kiến trúc Quy hoạch, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 07/11/2019, Sửa xong 16/01/2020, Chấp nhận đăng 17/01/2020 Tóm tắt Xuất thức từ kỷ XIX, Topology ngành toán học trẻ có ảnh hưởng đáng ghi nhận kiến trúc đương đại Những lý thuyết hình học Topology, thúc đẩy nhờ thành tựu công nghệ kỹ thuật số, vật liệu xây dựng, áp dụng vào trình thiết kế kiến trúc theo nhiều cách tiếp cận nhằm sáng tạo không gian kiến trúc mềm dẻo, đàn hồi, động, biến đổi liên tục với hình thức kiến trúc tự do, dễ uốn, độc đáo vơ mẻ Bài báo có mục đích nghiên cứu việc ứng dụng lý thuyết hình học Topology q trình thiết kế cơng trình kiến trúc giới Việt Nam Từ xây dựng khung ứng dụng đề xuất định hướng ứng dụng điều kiện Việt Nam Từ khố: hình học Topology; khơng gian Topology; phép biến đổi Topology; kiến trúc Topology; trình thiết kế kiến trúc; kiến trúc lỏng AN APPLICATION OF TOPOLOGICAL GEOMETRY IN ARCHITECTURAL DESIGN PROCESS AND APPLICATION ORIENTATION IN VIETNAM Abstract Officially appearing in the middle of the nineteenth century, Topology is a young mathematical discipline that has a remarkable influence in contemporary architecture Topological geometry, driven by the achievements of digital technology, new materials and construction, have been applied to the architectural design process in a variety of approaches to create flexible, resilient, dynamic, constantly changing spaces and free, pliable, unique and extremely new architectural forms The paper is aimed at an application of Topological geometry in the architectural design process in the world and in Vietnam From there, build a basic application framework and propose application orientation in Vietnamese conditions Keywords: Topological geometry; Topological space; Topological transformation, Topological architecture; architectural design process; Fluidity architecture https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(1V)-14 c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Thiết kế kiến trúc q trình phức tạp, đòi hỏi kết hợp hài hòa khoa học nghệ thuật, tư sáng tạo hỗ trợ kỹ thuật, cơng nghệ Trong số đó, hình học, khoa học hình dạng, có mối quan hệ chặt chẽ với kiến trúc, vật liệu, công cụ, nguồn cảm hứng tảng cho thiết kế kiến trúc Hình học Euclide đóng vai trò hình học thống lĩnh kiến trúc ∗ Tác giả Địa e-mail: thuyntm@nuce.edu.vn (Thùy, N T M.) 147 học nghệ thuật, tư sáng tạo hỗ trợ kỹ thuật, cơng nghệ Trong số đó, hình học, khoa học hình dạng, có mối quan hệ chặt chẽ với kiến trúc, vật liệu, công cụ, nguồn cảm hứng tảng cho thiết kế kiến trúc Hình học Euclide đóng vai trò hình học thống lĩnh kiến trúc suốt hai nghìn năm qua Cùng với thành tựu N khoa học/ Tạp kỹ thuật, từ XIX, nhiều Thùy, T M chí Khoa họckỷ Cơng nghệ Xâyngành dựng tốn học đời phát triển hình học Lobachevsky, Fractal…[1], có hình học suốt hai nghìn Topology năm qua.đãCùng vớinhững tựu khoa học kỹkếthuật, từ kỷ XIX, nhiều ngành tạo nên tác thành động, hiệu đến thiết kiến trúc toán học đời phát triển hình học Lobachevsky, Fractal, [1], có hình học Topology, mệnh danh “hình học màng cao su”, bắt nguồn từ tiếng Hy Topology tạo nên tác động, hiệu đến thiết kế kiến trúc Lạp “Topologia”gồm topos (nghĩa chỗ, vùng, miền…) logos (nghĩa nghiên Topology, cứu, mệnh Đây danhlàlàngành “hìnhtốn họchọc màng caocứu su”,cácbắtđặcnguồn từ tiếng Hy Lạp tìm hiểu…) nghiên tính đối tượng “Topologia”gồm toposcòn (nghĩa chỗ, vùng, miền, ) logos (nghĩa nghiên cứu, tìm hiểu, bảo tồn qua biến dạng bẻ cong, kéo giãn, ép xoắn…loại trừ ) Đây ngành tốn học nghiên đặc[2].tính tượng bảophép tồnbiến quađổi, cácbềsự biến dạng việc xé ráchcứu đốicác tượng Cáccủa kháiđối niệm khơng gian hình học, bẻ cong, kéo giãn, épTopology xoắn,là loạicơtrừ việc xé chủ ráchđạo đối tượng [2].tảiCác niệm không mặt đồ thị sở lý thuyết chuyển vào khái trình gian hình học,thiết phépkếbiến đồ thị sở chủlượng đạo chuyển kiếnđổi, trúc bề nhưmặt mộtvà nguồn tàiTopology nguyên ý tưởng mẻ lý trànthuyết đầy tải vào trình kế kiến mộtđạinguồn tàinhất nguyên ý tưởng củathiết ngành toántrúc họcnhư trẻ vào bậc toán học thếmới giới.mẻ tràn đầy lượng ngành toán học trẻ đại vào bậc toán học giới Nhắc đến Topology không đề cập tới khái niệm khơng gian hình học Nhắc đến Topology Topology– khơng thểxâykhơng đề cập khái niệm khơng hìnhnổi họcbậtTopology – vốn vốn dựng dựa tới lý thuyết tập hợp Cácgian đặc điểm có xây dựngkhả dựa trênchuyển lý thuyết kiến tập hợp Các đặc gian điểmhình nổihọc bậtTopology có khả năng hóa vào trúc khơng chuyển làmhóa vào kiến trúc khơngrõgian hình học Topology làm rõ hai mảng: cấu trúc hình thức hai mảng: cấu trúc hình thức Về cấu trúc: Khơng gian hình học Topology cấu trúc tốn học giữ tính chất Về cấu trúc: Khơng gian hình học Topology cấu trúc tốn học giữ định tính hội tụ, kết nối liên tục biến đổi [3] tính chất định tính hội tụ, kết nối liên tục biến đổi [3] Gần gũi Tạp chí Khoa họcKết Cơng nốinghệ Xây dựng NUCE Liên2018 tục Hình mơtảtảcác cáccấu cấutrúc trúc khơng khơng gian Hình 1 SơSơ đồđồmô gian Topology Topology [2, [2, 4] 4] dạng, nhào vôthức: cùngTopology khốc liệt,không ngoạiquan trừ việc xécác ráchkhía haycạnh đục lỗ trước Vềnặn hình tâm bị đến hìnhhình dạng, kíchvà sau biến đổi coi tương đương Topology với (Hình 2), thước, góc, tỉ lệ khơng … yếu tố cấucác thành màcạnh quan tâmhình tới tập hợp kích yếu tố tính vàgóc, tỉ lệ, Về hình thức: Topology quan tâm đến khía dạng, thước, mối quanthành hệ gắn kết yếu tốtập với DoTopology đó, mộtmối hìnhquan dù trải biến chất tính bảo tồn qua biến đổi gọi yếuđịnh tố cấu mà quan tâm tới hợpbất cácbiến yếu tố hệqua gắncáckết yếu tố với Nhờ Do đó, trảiđổi quađàn cáchồi biến dạng, nhào vơ vậy, cáchình phépdùbiến Topology đemnặn lại tiềm năngkhốc sángliệt, tạo ngoại vô số trừ việc bị xé rách hay đa hình trước khihoạt, biếnlỏng, đổi coi đương đục biếnlỗthể dạng, tự do,sau linh phi cấu trúc màtương trì Topology bất biến với (Hình 2), tính chất định tính bảo tồn qua biến đổi gọi bất biến Topology Topology hình gốc ban đầu Hình2.2.SựSựbiến biếnđổi đổiTopology Topologymột mộtbánh bánhrán ránvòng vòngthành thànhmột cái cốc cốc có có quai quai Hình giới, cácđổi khái niệm học củađem Topology lan tỏasáng vào tạo kiếnvô trúc Nhờ vậy,Trên phép biến đàn hồitốn Topology lại tiềm sốthơng biến thể đa qua kênh triết học từ năm 1950 Sự trợ giúp cơng nghệ máy tính dạng, tự do, linh hoạt, lỏng, phi cấu trúc mà trì bất biến Topology hình gốccác ban đầu mềmcác đồ khái họa phát triển mạnh thập niênđã90lan đãtỏa giúpvào ứngkiến dụng rộng rãi hình Trên phần giới, niệm tốn họcmẽ củavào Topology trúc thơng qua kênh triết học Topology vào Sự qtrợ trình thiết kế cơng nhiềunghệ cơng máy trình tính trúc sư bật học từ năm 1950 giúp kiến phần mềm đồ họa phát triển Hazid, Berkel, Frank Grey Peter Eisenman, Bahram mạnh mẽZaha vào thập niênVan 90 giúp ứng dụngGhery, rộng rãi hìnhLynn, học Topology vào trình thiết kế nhiều Shirdel…Xu hướng phát triển mạnh mẽ nở rộ giai đoạn đầu thếLynn, Peter cơng trình kiến trúcđó sưđã, nổiđang bật tiếp tục Zaha Hazid, Van Berkel, Frank Ghery, Grey kỷBahram XXI Shirdel, Xu hướng đã, tiếp tục phát triển mạnh mẽ nở rộ giai đoạn Eisenman, đầu kỷ XXI Tuy nhiên, Việt Nam, việc áp dụng lý thuyết hình học Topology vào thiết kế kiến trúc mẻ Về mặt thực tiễn, có số cơng trình có xu hướng ứng 148 dụng Topology phần nhiều mang tính thụ động, chịu ảnh hưởng xu kiến trúc giới Về mặt lý thuyết, có số nghiên cứu mang tính sơ lược, khái quát ảnh hưởng hình học Topology với kiến trúc Vì vậy, cần thiết tiến hành nghiên cứu có hệ thống, đầy đủ việc ứng dụng lý thuyết hình học Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Tuy nhiên, Việt Nam, việc áp dụng lý thuyết hình học Topology vào thiết kế kiến trúc mẻ Về mặt thực tiễn, có số cơng trình có xu hướng ứng dụng Topology phần nhiều mang tính thụ động, chịu ảnh hưởng xu kiến trúc giới Về mặt lý thuyết, có số nghiên cứu mang tính sơ lược, khái quát ảnh hưởng hình học Topology với kiến trúc Vì vậy, cần thiết tiến hành nghiên cứu có hệ thống, đầy đủ việc ứng dụng lý thuyết hình học Topology q trình thiết kế cơng trình kiến trúc giới Việt Nam Từ rút định hướng cần thiết cho việc áp dụng bối cảnh Việt Nam nhằm giúp kiến trúc sư trẻ bắt kịp xu chung kiến trúc giới Ứng dụng lý thuyết hình học Topology trình thiết kế cơng trình kiến trúc 2.1 Q trình thiết kế kiến trúc Quá trình thiết kế kiến trúc, tham khảo định nghĩa đưa Hội nghị chuyên đề Portsmouth phương pháp thiết kế kiến trúc tổ chức vào tháng 12 năm 1967 thành phố Portsmouth, Vương quốc Anh sau: “Q trình thiết kế tồn chuỗi kiện lần khởi đầu dự án đến giai đoạn hoàn thành cuối nó” [5] Đây trình phức tạp, đòi hỏi kết hợp tư logic với tư sáng tạo không dễ mô tả cách xác chi tiết Trên giới, nhiều học giả, nhà lý thuyết kiến trúc kiến trúc sư Morris Asimow (1962), Gugelot (1963), Archer (1963), Jones (1963), Tom Markus (1969), Tom Maver (1970), Broadbent (1988), Lawson (2005), vv nghiên cứu q trình thiết kế nói chung q trình thiết kế kiến trúc nói riêng từ kỷ XX tới nay, nhằm tìm hiểu chất đề xuất sơ đồ hợp lý cho q trình Có nhiều cách mơ tả q trình thiết kế kiến trúc Tựu chung lại, phân làm cách [5]: a Mơ tả q trình thiết kế kiến trúc quy trình bao gồm giai đoạn nối tiếp Theo cách này, trình thiết kế kiến trúc nói chung bao gồm giai đoạn: thu thập thơng tin, phân tích thơng tin, phân tích địa điểm, thiết kế ý tưởng, phát triển ý tưởng, thiết kế sơ bộ, thiết kế kỹ thuật-thi công, hậu thiết kế b Mơ tả q trình thiết kế bao gồm tập hợp hoạt động thiết kế có tương tác cách chúng tiến hành Các hoạt động thiết kế nói chung bao gồm: phân tích, tổng hợp, đánh giá định, triển khai thực Chu trình hoạt động khơng diễn theo đường thẳng mà lặp lại, diễn theo đường xoắn ốc bao gồm vòng lặp c Kết hợp hai cách 2.2 Xu ứng dụng giới Tuy lý thuyết hình học Topology bắt đầu xuất từ kỷ XVIII thức đời từ kỷ XIX, phải đến đầu kỷ XX bắt đầu ảnh hưởng tới triết học, văn học, nghệ thuật cuối kiến trúc (Hình 3) Việc ứng dụng lý thuyết hình học Topology chuyển dần từ tự phát, thụ động, xuất phát từ nhu cầu làm kiến trúc, khỏi hình thức khơ cứng khối hộp đơn giản bố cục không gian-hình khối trào lưu kiến trúc đại tới chủ động, có sở lý thuyết nhằm hướng tới xu hướng kiến trúc Topology cong, mềm mại, động, kết nối, chuyển tiếp trơn tru hài hòa với tự nhiên Các lĩnh vực ứng dụng trải rộng từ mỹ thuật, điêu khắc tới thiết kế nội thất, quy hoạch kiến trúc cơng trình Trong số đó, với hỗ trợ khoa học máy tính cơng nghệ kỹ thuật số 149 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 Hình Một số ví dụ xu hướng ứng dụng Topology kiến trúc, quy hoạch đầu kỷ XX [6] Hình Một số ví dụ xu hướng ứng dụng Topology kiến trúc, quy hoạch đầu [6] trình thiết kế kiến trúc hình học đại, bật vai trò góp phầnthế thaykỷ đổiXX tư Hình Một số ví dụ xu hướng ứng dụng Topology kiến trúc, quy hoạch đầu Topology Ảnh hưởng lý thuyết hình học Topology kỷ XX vào [6] trình thiết kế kiến trúc, tựu chung lại, - Ứng dụng dựa thuyết đồ thị Topology: tiếp cận theo hướng sau - Ứng dụng dựa thuyết đồ thị Topology: năm 1970 1980, có hướng nghiên cứu ứng dụng thuyết đồ thị a ỨngNhững dụng dựa thuyếtđến đồ thị Topology Những năm 1970 đến 1980, có hướng nghiên cứu ứng dụng thuyết đồ thị Topology trình tổtrình chức khơngnghiên gian kiến trúcxuất xuất phát từthịsốTopology lượng mối Những năm 1970quá đến 1980, thuyết Topology qcó tổ hướng chức khơng giancứu kiếnứng trúcdụng phát từ đồ số lượng mối trình chức gian trúcchức xuấtchức phátnăng, từtiêu sốtiêu lượng mốinghiên quancứu hệ cứu củaJean không gian chức quantổ hệ củakhông cáchệkhông năng, biểu nghiên củaCousin Jean Cousin quan kiến cácgian không gian biểu là năng, tiêu biểu nghiên cứu Jean Cousin [7], March Steadmand [8], Hiller [9] [7], March Steadmand [8], Hiller [9] Phương pháp kết hợp với hỗ trợ [7], March Steadmand [8], Hiller [9] Phương pháp kết hợp với hỗ trợPhương máyvới tínhsựđem triển động hóamột thiếttriển kế khả quan, hẹnhóa nhiều tiềm pháp kết hợp hỗ đến trợ máy vọng tính tự đem đến vọng tự hứa động thiết kế khả quan, máy tính đem đến triển vọng tự động hóa thiết kế khả quan, hứa hẹn nhiều tiềm (Hình hứa hẹn nhiều tiềm 4) (Hình 4) (Hình 4) Q tổ chức khơng gian mặtbằng bằngdựa dựatrên trênlýlýthuyết thuyết đồ đồ thị thị Topology HìnhHình Q trìnhtrình tổ chức khơng gian mặt Topology - Ứng dụng dựa vào nguyên mẫu Topology: b Ứng dụng dựa vào nguyên mẫu Songcác song bên cạnh đóTopology xu hướng tìm kiếm ý tưởng kiến trúc cách khám phá đặcđó tính tínhkiến liên trúc tục, kết nối,cách trongkhám ngồi, phá đóngcác đặc tính Song song bên cạnh làcủa xu khơng hướnggian tìmTopology kiếm ý tưởng Hình Q trình tổ chức khơng gian mặtcácbằng dựa lýcứu thuyết đồ thị Topology mở…Tiêu biểu việc mô đối tượng nghiên đặc trưng hìnhnhất việc khơng gian Topology tính liên tục, kết nối, ngồi, đóng mở, Tiêu biểu học Topology dải Mobius, chai Klein, mặt Boy, Nút…(Hình 5) mơ đối tượng nghiên đặc trưng hình học Topology dải Mobius, chai Klein, - Ứngcácdụng dựa vào cứu nguyên mẫu Topology: mặt Boy, Nút, (Hình 5) Song song bên xu Design hướng có tìmtrụkiếm tưởng kiến trúc cách Năm 2012, công ty cạnh kiến trúc Miliy sở tạiý Thượng Hải đề xuất dựkhám án đáng phángạc cho đặc tínhngơi chùa khơng gian tính liên Vòng tục, kết đóng kinh Phật giáoTopology đương đạinhư Trung Quốc lặp nối, liên tục củangồi, dải Mobius đưa vào biểu hình thức trúc chùacác nhưđối biểu tượng chocứu triếtđặc lý táitrưng sinh Phật mở…Tiêu nhấtkiến việc mô nghiên củanhà hình 5mộttượng (Hình 6) Kiến trúc sư Wang Qing mô tả ý tưởng xuất phát từ việc nghiên cứu điển tích phật học Topology dải Mobius, chai Klein, mặt Boy, Nút…(Hình 5) giáo kết hợp với đặc tính vơ hướng dải Mobius: “Không gian bên chùa đặc biệt thú vị Sẽ khơng có phân biệt rõ ràng trần, tường sàn – thứ biến đổi phát triển, Du khách cảm nhận khơng gian biến đổi từ có ý tưởng tái sinh” [10] 150 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 N T.mẫu M / Topology Tạp chí Khoavà họcđặc Cơng nghệ hình Xây dựng Hình Các Thùy, nguyên trưng thái chúng Năm 2012, công ty kiến trúc Miliy Design có trụ sở Thượng Hải đề xuất dự án đáng kinh ngạc cho chùa Phật giáo đương đại Trung Quốc Vòng lặp liên tục dải Mobius đưa vào hình thức kiến trúc chùa biểu tượng cho triết lý tái sinh nhà Phật (Hình 6) Kiến trúc sư Wang Qing mô tả ý tưởng xuất phát từ việc nghiên cứu điển tích phật giáo kết hợp với đặc tính vơ hướng dải Mobius: “Khơng gian bên chùa đặc biệt thú vị Sẽ khơng có phân biệt rõ ràng trần, tường sàn – thứ biến đổi phát triển…Du khách cảm nhận không gian biến đổi từ có ý tưởng tái sinh” [10].Hình Các nguyên mẫu Topology đặc trưng hình thái chúng Hình Các nguyên mẫu Topology đặc trưng hình thái chúng Năm 2012, cơng ty kiến trúc Miliy Design có trụ sở Thượng Hải đề xuất dự án đáng kinh ngạc cho chùa Phật giáo đương đại Trung Quốc Vòng lặp liên tục dải Mobius đưa vào hình thức kiến trúc ngơi chùa biểu tượng cho triết lý tái sinh nhà Phật (Hình 6) Kiến trúc sư Wang Qing mơ tả ý tưởng xuất phát từ việc nghiên cứu điển tích phật giáo kết hợp với đặc tính vơ hướng dải Mobius: “Không gian bên chùa đặc biệt thú vị Sẽ khơng có phân biệt rõ ràng trần, tường sàn – thứ biến đổi phát triển…Du khách cảm nhận khơng gian biến đổi từ có ý tưởng tái sinh” [10] Hình Q trình tìm ý tưởng kiến trúc thơng qua nghiên cứu, biến đổi dải Mobius Hình Quá trình tìm ý tưởng kiến trúc thông qua nghiên cứu, biến đổi dải Mobius Trung tâm vô cực “The infinity centre” thuộc trường trung học Penleigh and Essendon grammar Trung tâm vô cực “The infinity centre” thuộc trường trung học Penleigh and senior shool, hoàn thiện năm 2012 Úc, sử dụng ý tưởng học tập vô hạn làm kim nam, Essendon seniorbảo shool, hồn năm lộng 2012gió mà Úc,vẫn sử dụng ý tưởng học gian tập học với mong muốngrammar tòa nhà vệ mộtthiện địa điểm tăng cường khơng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 vơ hạn nam, muốn tònhà vệ tạimột mộtlầnđịanữa điểm tập truy cập làm đượckim ánhchỉ sáng, thơng gióvới vàmong tầm nhìn [11] tưởng dảibảo Mobius lại McBride sử dụng nhưkhông biểu truy nguồn tàiđược ngun thức vơ hạn,gió nơi mà lộng Charles gió mà Ryan tăng cường giantượng học tập cập ánhtrisáng, thông người đến[11] quay trở lại (Hình 7) tầm nhìn Ý tưởng dải Mobius lần lại McBride Charles Ryan sử dụng biểu tượng nguồn tài nguyên tri thức vô hạn, nơi mà người đến quay trở lại (Hình 7) Hình Quá trình tìm ý tưởng kiến trúc thông qua nghiên cứu, biến đổi dải Mobius Trung tâm vô cực “The infinity centre” thuộc trường trung học Penleigh and Essendon grammar senior shool, hoàn thiện năm 2012 Úc, sử dụng ý tưởng học tập vô hạn làm kim nam, với mong muốn tòa nhà bảo vệ địa điểm lộng gió mà tăng cường khơng gian học tập truy cập ánh sáng, thơng gió tầm nhìn [11] Ý tưởng dải Mobius lần lại McBride Charles Ryan sử dụng biểu tượng nguồn tài nguyên tri thức vô hạn, nơi mà người ln đến quay trở lại (Hình 7) Hình Q thành ý tưởng: thái liênhình tục khơng kết thúc dải Mobius giúpcủa liên dải kết cánh Hình trình Quáhình trình hình thànhhình ý tưởng: thái liên tụccủa không kết thúc Mobius không gian chức dành cho học tập - chun mơn thành vòng lặp kết nối liền mạch – tượng trưng cho giúp liên kết cánh không gianviệc chức dành cho học tập - chuyên môn thành học tập suốt đời vòng lặp kết nối liền mạch – tượng trưng cho việc học tập suốt đời 151 - Ứng dụng dựa vào phép biến đổi Topology hình gốc : Một tiềm để khám phá ý tưởng hình thức không gian kiến trúc cung cấp phép biến đổi đàn hồi Topology – sở phép biến thể hữu Hình Quá trình hình thành ý tưởng: hình thái liên tục khơng kết thúc dải Mobius giúp liên kết cánh không gian chức dành cho học tập - chuyên môn thành vòng lặp kết nối liền mạch – tượng trưng cho việc học tập suốt đời Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Ứng dụng dựa vào phép biến đổi Topology hình gốc : c Ứng dụng dựa phép biến hình gốchình thức khơng gian kiến trúc Mộtvào tiềm mớiđổi đểTopology khám phámột ý tưởng Một tiềm khám tưởng hình thức và–khơng gianphép kiếnbiến trúcthể được cung cấpđểbởi phépphá biếný đổi đànvềhồi Topology sở hữucung cấp phép biến đổi đàn hồi Topology – trúc sở phép biến qua thể hữu sửđộng dụngbiến hợptục kiến trúc [12] sử dụng tổ hợp kiến [12] - thông hoạt đổitổliên thông qua hoạt động biến đổi liên tục gấp, uốn, vặn xoắn, kéo dãn, mà không xé gấp, uốn, vặn xoắn, kéo dãn…mà không xé rách bề mặt hay hình khối gốc banrách bề mặt hayđầu hình khối8].gốc (Hình 8) Kếthình quảthức tạo hình thức cong, [Hình Kếtban quảđầu tạo cong, dòng chảy lỏng,như linhmột dòng chảy lỏng, hoạt, linh hoạt, động, biến đổi phù hợp với bối cảnh môi trường xung quanh động, biến đổi phù hợp với bối cảnh mơi trường xung quanh Hình Q trình biến đổi liên tục khối hộp cách kết hợp hoạt động vặn vuốt thu nhỏ đầu [3] Hình Quá trình biến đổi liên tục khối hộp cách kết hợp hoạt động vặn The Twist (2019) – bảo tàng chuỗi trình vuốt thu nhỏ công đầu [13]thuộc công viên điêu khắc Kistefos Jevnaker, Na-Uy BIG Architecture thiết kế – có ý tưởng xuất phát kết hợp ba chức năng: The kết Twist bảo công trình thuộc cơngnghệ viênthuật điêu khắc Tạp Khoa họctàng Cơng nghệ Xâytác dựng NUCE 2018 Bảo tàng, cầu nối(2019) hai chí bờ– sơng Randselva chuỗi phẩm điêu khắc (Hình 9) Để Kistefos Jevnaker, Na-Uy BIG Architecture thiết kế – có ý tưởng xuất phát sự– để biến thực ý tưởng, kiến trúc sư sử dụng phép biến đổi Topology đơn giản – vặn xoắn kết hợp ba chức năng: Bảo tàng, cầu kết nối hai bờ sông Randselva tác đổi sâu sắc không gian khối hộp, phân tách thành vùng khơng gian kết nối liên tục: điêu khắc nghệ thuật (Hình 9) thựcngang ýở phía tưởng, kiến trúc sư khối sửxoắn dụng gian có phẩm vai trò liên kết Kết quảkhông là, không gian vuông vức,Bắc khô hộp trở có Khơng thẳng đứng phía Nam, gianĐểnằm vàkhan khơng gian phép biến đổi Topology đơn giản – vặn xoắn – để biến đổi sâu sắc không gian vaithành trò liên kết.khơng Kết là, cong, khơng mượt gian vuông vức,nối khôliên khantục củavàkhối thành mộttựkhông gian mà, kết hòahộp hợptrởmột cách nhiêngian khối hộp, phân tách nóvàthành vùng khơng gian kết nối liên tục: Không cong, mượt mà, kết nối liên tục hòa hợp cách tự nhiên với mơi trường cảnh quan, cối, đồi với môi trường cảnh quan, cối, đồi núi mặt nước xung quanh [14] gian thẳng đứng phía Nam, khơng gian nằm ngang phía Bắc khơng gian xoắn núi mặt nước xung quanh [13] Hình Quá trình tìm ý tưởng kiến trúc dựa phép biến đổi – vặn xoắn - khối hộp Hình Quá trình tìm ý tưởng kiến trúc dựa phép biến đổi – vặn xoắn- khối hộp 2.3 trạng ứngứng dụng Việt Nam Nam 2.3.Thực Thực trạng dụng Việt TạiTại ViệtViệt Nam,Nam, lĩnh vựclĩnh kiếnvực trúc, kiến nhữngtrúc, khái niệm, lýkhái thuyếtniệm, hình học Topology học lý thuyết hình mẻ, lạ lẫm chưa biết đến với nhà nghiên cứu, sinh viên kiến trúc kiến trúc sư Topology mẻ, lạ lẫm chưa biết đến với nhà nghiên thực hành cứu, sinhlýviên kiếnmới trúc hành Về mặt thuyết, chỉvàcókiến trúc số sư tácthực phẩm, sách, báo, luận văn mang tính giới thiệu việc ứng dụng Topology kiến trúc, ví dụ sách “Hình thái sách, học kiến Chủ nghĩa cấutính trúc & Về mặt lý thuyết, có số tác phẩm, báo,trúc, luận văn mang Tâm lý học kiến trúc” [14], báo “Topology kiến trúc ngày nay” [15], sách “Một số khái niệm giới thiệu việc ứng dụng Topology kiến trúc, ví dụ sách “Hình thái học 152 kiến trúc, Chủ nghĩa cấu trúc & Tâm lý học kiến trúc” [15], báo “Topology kiến trúc ngày nay” [16], sách “Một số khái niệm hình học kiến trúc” [17], luận văn “Kiến trúc tham số” [18], báo “Lý thuyết hình học Topology khả sáng tạo kiến trúc” [19]… Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng hình học kiến trúc” [16], luận văn “Kiến trúc tham số” [17], báo “Lý thuyết hình học Topology khả sáng tạo kiến trúc” [18], Về mặt thực tiễn, kiến trúc sư nước chưa tiếp cận khái niệm hình học Topology cách đầy đủ họ có số cơng trình hướng tới việc áp dụng Topology vào trình thiết kế sáng tác kiến trúc Quá trình ứng dụng chủ yếu mang tính tự phát, theo nhu cầu sinh học, chịu ảnh hưởng xu kiến trúc giới Có thể thấy rõ dấu ấn hình học Topology qua cơng trình Farming Kindergarten, nhà trẻ mẫu giáo Biên Hòa, Đồng Nai, kiến trúc sư Võ Trọng Nghĩa (Hình 10(a)) Hình dạng cơng trình mơ tả xác nút ba - đối tượng nghiên cứu Topology Diện mái chuyển động theo cấu trúc vòng lặp nút tạo thành trang trại mái phục vụ cho mục đích giáo dục nơng nghiệp [19] Việc mơ hình thức - không gian Topology mang lại cho trường vẻ đẹp thân thiện, hòa nhập với mơi trường cách thật uyển Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 chuyển tự nhiên (b) Cung quy hoạch, hội chợ triển lãm Quảng Ninh (a) Nhà trẻ xanh Đồng Nai Hình 10 Những cơng trình kiến trúc Việt Nam mang màu sắc Topology Hình 10 Những cơng trình kiến trúc Việt Nam mang màu sắc Topology Cơng trình cung quy hoạch, hội chợ triển lãm tỉnh Quảng Ninh, S-Design kế năm có tạo sinh lãm học, tỉnh bao gồm hai khối triển trưng thiết kế năm Cơng trìnhthiết cung quy2014, hoạch, hộihình chợphỏng triển Quảng Ninh, dolãm S-Design bày sinh mơ tảhọc, hình bao trai ngọc hìnhtriển cá heovà khổng lồ bày nằm lần ôm lượt lấy bờmơ vịnh 2014, có tạo hình gồm haivàkhối lãm trưng tả hình trai Hạ Long xinh đẹp [21] (Hình 10b) Dù mục đích thiết kế mơ tả hình dáng sinh vật ngọc hình cá heo khổng lồ nằm ôm lấy bờ vịnh Hạ Long xinh đẹp [20] (Hình 10(b)) Dù mục biển, khơng thể phủ nhận màu sắc Topology đường cong trơn mượt mà, đích thiết kế mơ tả hình dáng sinh vật biển, phủ nhận màu sắc Topology chuyển động hình dáng biến đổi liên tục hình ống tạo nên khối trưng bày-cá đường cong trơn mượt mà, chuyển động hình dáng biến đổi liên tục hình ống tạo nên khối heo Sự áp dụng hoàn toàn hợp lý chất hình học Topology giúp tạo trưng bày-cá heo Sự áp dụng hoàn toàn hợp lý chất hình học Topology giúp tạo nên nên hình thức không gian tự do, ngẫu nhiên, đa dạng, bất quy luật cách có hình thức không gian tự do, ngẫu nhiên, đa dạng, bất quy luật cách có quy luật, phù quy luật, phù hợp với nguyên tắc hữu mô tả giới tự nhiên hợp với nguyên tắc hữu mô tả giới tự nhiên Thế giới Cà phê, đầu tư Trung Nguyên Legend Buôn Ma Thuột Bảo tàng Thế Bảo giới tàng Cà phê, đầu tư Trung Nguyên Legend Buôn Ma Thuột A21 studio A21 studio thiết kế, kết hợp cảm hứng địa triết lý kiến trúc thiết kế, kết hợp cảm hứng địa triết lý kiến trúc Trung Nguyên (Hình 11) Ý Trung Nguyên (Hình 11) Ý tưởng khơng gian-hình khối bảo tàng lấy cảm tưởng khơng gian-hình khối bảo tàng lấy cảm hứng từ kiến trúc nhà dài, nhà Rông hứng từ kiến trúc nhà dài, nhà Rông Tây Nguyên Mỗi khối nhà dài truyền thống Tây Nguyên Mỗi khối nhà dài truyền thống biến đổi tạo thành đường cong uốn lượn; tổ biến đổi tạo thành đường cong uốn lượn; tổ hợp nhiều khối nhà giống hợp nhiều khối tiếng giao cồng, thoa chiêng tiếngnúicồng, chiêng vọngtìmnúi rừng [21] nhà giao giống thoa củanhư vang vọng rừng [22] Quavang trình Qua trìnhkiếm tìm ýkiếm ý tưởng đó, thấy rõ tham gia, dù mang tính tự phát, tưởng đó, thấy rõ tham gia, dù mang tính tự phát, phép biến đổicủa phép biến đổi Topology Topology – uốn cong – tố văn hóa, địađịađiểm, – uốn conghình – mộtkhối hìnhgốc khốikết gốchợp kết với hợp yếu với yếu tố văn hóa, điểm,triết triết lý thiết kế để đạt giải pháp monggiải muốn lý thiếtkiến kế đểtrúc đạt pháp kiến trúc mong muốn 153 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 11 Phép biến đổi Topology – uốn cong Hình 11 Phép biến đổi Topology – uốn cong – tham gia vào trình thiết kế kiến trúc – tham gia vào trình thiết kế kiến trúc Phép đổi Topology uốn congvào trình thiết Đề xuất định Hình hướng11 ứng dụngbiến lý thuyết hình học–Topology Đề xuất định hướng ứng dụng lý thuyết hình học Topology vào trình thiết kế kiến trúc kế kiến trúc trong–điều kiện tham giaViệt vàoNam trình thiết kế kiến trúc điều kiện Việt Nam 3.1 Xây dựng khung áp dụng xuất định hướng ứng 3.1.ĐềXây dựng khung áp dụng dụng lý thuyết hình học Topology vào trình thiết Qua phân tích, tổng hợp, Nam đánh giá ứng dụng lý thuyết thực tiễn kế kiến trúc tích, điều Qua phân tổng hợp,kiện đánhViệt giá ứng dụng lý thuyết thực tiễn Topology Topology q trình thiết kế cơng trình kiến trúc, hệ thống thành trìnhXây thiếtdựng kế cơng trình áp kiến trúc, 3.1 khung bảnhệ thống thành khung áp dụng (Hình 12) khung áp dụng bảndụng (Hình 12) Qua phân tích, tổng hợp, đánh giá ứng dụng lý thuyết thực tiễn Topology q trình thiết kế cơng trình kiến trúc, hệ thống thành khung áp dụng (Hình 12) Hình 12 Khung áp dụng Topology vào trình thiết kế kiến trúc Hình 12 Khung áp dụng Topology vào trình thiết kế kiến trúc a Giai đoạn áp dụng quáquá trìnhtrình thiếtthiết kế kiến trúctrúc: Giai đoạn áp dụng kế kiến - Quá trình thiết kế kiến trúc coi bao gồm nhiều giai đoạn từ bắt đầu đến - Quá trìnhnhiên, thiết lý kếthuyết kiến trúc thểTopology coi bao giai đoạn tuần từ kết thúc dự án Tuy hìnhcóhọc gồm thamnhiều gia vào giai đoạn tìmtựkiếm ý tưởng bắt đầu đến kết thúc dự án Tuy nhiên, lý thuyết hình học Topology tham kiến trúc nhằm sáng tạo khơng gian hình khối cho cơng trình kiến trúc Hìnhgia12 Khung áp dụng Topology vào kiến vào giai đoạn tìm kiếm ý tưởng kiến trúc nhằm sángtrình tạo thiết khơngkếgian vàtrúc hình b Phương thức áp dụng: Nhìn chung có phương thức áp dụng khối cơng trình kiến trúc.thiết kế kiến trúc: Giai- đoạn áp cho dụng trình Ứng dụng đồ thịtrong Topology trình tổ chức khơng gian kiến trúc Phương dụng:vềNhìn chung có phương thức ápdựa dụng - Ứng dụngthức tìm áp ý tưởng khơng gian-hình đối tượng nghiên cứu - Q trình thiết kế kiến trúc coikhối nhưkiến baotrúc gồm nhiều giai đoạn từ Topology-như dải Mobius, chai Klein, Nút, Ứng dụng đồ thị Topology trình tổ chức khơng gian kiến trúc bắt đầu đếntìmkhi kết thúc Tuy lý thuyết hình học chỉnào tham - Ứng dụng ý tưởng kiến dự trúcán thông quanhiên, phép biến đổi Topology Topology hình dạng gốc - Ứng dụng tìm ý tưởng khơng gian-hình khối kiến trúc dựa đối tượng gia vào giai đoạn tìm kiếm ý tưởng kiến trúc nhằm sáng tạo không gian hình c Thể loại cơng cứu trìnhcủa áp Topology dụng nghiên dải Mobius, chai Klein, Nút… khối cho công trình kiến trúc - Thể -loại cơng trình trúc cókiến thể áp lý thuyết hìnhbiến học Topology trongmột tìm hình ý sáng tác Ứng dụng tìmkiến ý tưởng trúcdụng thơng qua phép đổi Topology đa dạng, phong phú, bao gồm: nhà ở, nhà cao tầng, trường học, cơng trình tơn giáo, bảo tàng, triển Phương thức áp dụng: Nhìn chung có phương thức áp dụng lãm, thư viện, trung tâm văn hóa, nghệ thuật cả10các trung tâm thể thao, v.v - Ứng dụng đồ thị Topology q trình tổ chức khơng gian kiến trúc - Ứng dụng tìm ý tưởng khơng gian-hình khối kiến trúc dựa đối tượng 154 nghiên cứu Topology dải Mobius, chai Klein, Nút… - Ứng dụng tìm ý tưởng kiến trúc thơng qua phép biến đổi Topology hình Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Thể loại cơng trình áp dụng phân loại theo hai mảng : hình thức (nhà cao tầng, nhà thấp tầng, nhà có diện bề mặt rộng, ) kiểu loại (kiến trúc có dây chuyền liên tục, kiến trúc có dây chuyền đột biến, ) - Những cơng trình áp dụng nhiều cơng trình văn hóa hình học Topology có khả cung cấp cho thể loại cơng trình vơ số ý tưởng mẻ, độc đáo, mang tính thẩm mỹ cao giàu tính biểu tượng, 3.2 Định hướng ứng dụng điều kiện Việt Nam - Việc ứng dụng lý thuyết hình học Topology trình thiết kế kiến trúc, đặc biệt với hỗ trợ công cụ kỹ thuật số đại bối cảnh giới chuyển dịch mạnh mẽ sang cách mạng công nghệ 4.0, giúp sáng tạo nên cơng trình kiến trúc đại, động, giàu cảm xúc, bền vững thân thiện với mơi trường Do đó, cần thiết tiến hành nghiên cứu đầy đủ, toàn diện để định hướng áp dụng phù hợp điều kiện cụ thể Việt Nam - Giai đoạn cần nghiên cứu ứng dụng giai đoạn thiết kế ý tưởng, sáng tạo khơng gian, hình khối kiến trúc - Có thể nghiên cứu áp dụng cho nhiều thể loại cơng trình khác Trước tiên, nên tập trung ứng dụng cho cơng trình văn hóa Việt Nam đất nước có hàng nghìn năm văn hiến với địa hình trải dài hình chữ S, từ Bắc đến Nam, từ vùng núi, đồng tới cao nguyên, phong phú địa hình, địa mạo, văn hóa lịch sử Do đó, lý thuyết hình học Topology có tiềm lớn để ứng dụng, làm sở để sáng tác cơng trình văn hóa đại, hài hòa với cảnh quan thiên nhiên đậm đà sắc dân tộc Sau đó, mở rộng nghiên cứu áp dụng cho nhiều thể loại cơng trình khác trường học, nhà cao tầng, trung tâm thể thao, - Đối tượng sử dụng kết nghiên cứu hướng tới sinh viên kiến trúc, học viên sau đại học, kiến trúc sư trẻ nhà nghiên cứu Kết luận Thiết kế kiến trúc trình phức tạp, đòi hỏi kết hợp tư logic khả sáng tạo ngày cao để đáp ứng thay đổi nhanh chóng nhu cầu xã hội Topology, nhánh toán học mới, nhờ phát triển vượt bậc khoa học máy tính cơng cụ kỹ thuật số góp phần thay đổi tư q trình thiết kế kiến trúc có, giúp khám phá khơng gian hình thức kiến trúc mới, phản ánh tinh thần thời đại biến chuyển động, phát triển mạnh mẽ khoa học - công nghệ Tại Việt Nam, việc ứng dụng lý thuyết hình học Topogy vào trình sáng tác thiết kế kiến trúc giai đoạn khởi đầu, chưa thực làm rõ mặt lý thuyết thực hành Tuy có số cơng trình kiến trúc hướng tới kiến trúc Topology mang lại kết tốt mặt thẩm mỹ chức sử dụng, thu hút ý giới kiến trúc nước Điều thể tiềm việc khai thác lý thuyết hình học Topology kết hợp với cơng nghệ máy tính q trình tìm ý tưởng, giải pháp kiến trúc cung cấp cho sinh viên kiến trúc, kiến trúc sư trẻ cách thức sáng tạo mẻ, đại hiệu điều kiện Việt Nam Tài liệu tham khảo [1] Chi, L T P (2018) Hình học Fractal tính chất tự đồng dạng thể kiến trúc Việt Nam Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 12(4):115–124 155 Thùy, N T M / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng [2] Li, Z H., Chang, Q H., Shen, Y (2012) Influence and application of topological geometry in architectural design Advanced Materials Research, Trans Tech Publ, 374:191–194 [3] Tepavˇcevi´c, B., Stojakovi´c, V (2014) Representation of non-metric concepts of space in architectural design theories Nexus Network Journal, 16(2):285–297 [4] Di Cristina, G., Emmer, M (2002) Architettura e topologia: per una teoria spaziale dell’architettura Librerie Dedalo [5] Bryan, L (2005) How design think Architectural Press [6] Alexander, C (1965) A city is not a tree Architectural Forum, 124(1):58–62 [7] Jean, C (1970) Topological organization of architectural spaces Architectural Design, 7(6):491–493 [8] Lionel, M., Philip, S (1971) The geometry of environment RIBA Publications Ltd, London [9] Bill, H (2007) Space is the machine Space syntax, London ,United Kingdom [10] Vice.com The Mobius Strip Gives Form To A Buddhist Temple In Shanghai [Q&A With Designer Wang Qing] Truy cập ngày 14/10/2019 [11] Mcbridecharlesryan.com Penleigh and Essendon Grammar (PEGS) – Senior Truy cập ngày 14/10/2019 [12] Khôi, D M (2016) Đọc & hiểu kiến trúc NXB Xây Dựng [13] ] Archdaily.com The Twist Museum/BIG Truy cập ngày 14/10/2019 [14] Hoàng, Đ T (2016) Hình thái học kiến trúc, chủ nghĩa cấu trúc & tâm lý học kiến trúc Nhà xuất Mỹ Thuật [15] Chương, N V., Tuyên, H Q (2007) Topology kiến trúc ngày Truy cập ngày 14/10/2019 [16] Kim, Đ N (2005) Một số khái niệm hình học kiến trúc Nhà xuất Xây dựng [17] Thanh, T B (2012) Kiến trúc tham số Luận văn Thạc sĩ, TP HCM [18] Thùy, N T M (2017) Lý thuyết hình học Tơpơ khả sáng tạo kiến trúc Tạp chí kiến trúc, 264 (4):40–45 [19] Archdaily.com Farming Kindergarten/Vo Trong Nghia Architects Truy cập ngày 14/10/2019 [20] Sdesign.com.vn Cung quy hoạch hội chợ triển lãm Quảng Ninh Truy cập ngày 14/10/19 [21] Ashui.com Bảo tàng giới cà phê Truy cập ngày 14/10/2019 156 ... thuyết hình học Topology Đề xuất định hướng ứng dụng lý thuyết hình học Topology vào trình thiết kế kiến trúc kế kiến trúc trong điều kiện tham giaViệt vàoNam trình thiết kế kiến trúc điều kiện Việt. .. dụng qu quá trìnhtrình thiếtthiết kế kiến trúctrúc: Giai đoạn áp dụng kế kiến - Q trình thiết kế kiến trúc coi bao gồm nhiều giai đoạn từ bắt đầu đến - Quá trìnhnhiên, thiết lý k thuyết kiến trúc. .. kiến trúc, hệ thống thành khung áp dụng (Hình 12) Hình 12 Khung áp dụng Topology vào trình thiết kế kiến trúc Hình 12 Khung áp dụng Topology vào trình thiết kế kiến trúc a Giai đoạn áp dụng quáquá