Nghiên cứu mới điều tra các đặc điểm hình học của thiết kế cửa sổ truyền thống của Trung Quốc và ứng dụng của chúng trong các dự án kiến trúc hiện đại.
Lưới tia băng Trung Quốc, một hoa văn phức tạp lấy cảm hứng từ băng nứt, tượng trưng cho sự khởi đầu của mùa xuân và được sử dụng rộng rãi trong kiến trúc truyền thống Trung Quốc, đặc biệt là trong thiết kế cửa sổ. Cửa sổ lưới tia băng ở Lingering Garden, Tô Châu. Tín dụng: Yi Qian
Lưới tia băng Trung Quốc, hay còn gọi là “binglie” trong tiếng Trung, là một hoa văn phức tạp trông giống như băng nứt và là một yếu tố trang trí phổ biến được sử dụng trong các thiết kế cửa sổ truyền thống của Trung Quốc.
Ban đầu được lấy cảm hứng từ các họa tiết rời rạc trên băng hoặc bề mặt gốm tráng men, thiết kế này tượng trưng cho sự tan chảy của băng và sự khởi đầu của một mùa xuân thịnh vượng.
Khi Tiến sĩ Iasef Md Rian, hiện là Phó Giáo sư tại Khoa Kiến trúc của Đại học Xi'an Jiaotong-Liverpool, đến Trung Quốc lần đầu tiên vào năm 2019, ông đã ngay lập tức bị thu hút bởi những thiết kế cửa sổ mắt cáo trong khu vườn cổ điển của Tô Châu.
Ông nói: “Những khu vườn cổ điển ở Trung Quốc gây ấn tượng với tôi rất khác so với những khu vườn phương Tây, chúng đối xứng và có tổ chức hơn”. “Tuy nhiên, các khu vườn Trung Quốc có hình dáng tự nhiên hơn trong cách bố trí và thiết kế. Thiết kế cửa sổ tia băng là một trong những biểu hiện.”
Tập trung vào hình học fractal trong thiết kế kiến trúc trong nhiều năm, Tiến sĩ Rian cảm thấy thôi thúc khám phá vẻ đẹp trong các hoa văn.
Anh ấy nói: “Tâm trí của tôi luôn tìm kiếm nguồn cảm hứng kiểu này, vì vậy tôi ngay lập tức có động lực nghiên cứu các nguyên tắc hình học cơ bản của các mẫu tia băng.”
Học sinh làm mái lưới tia băng. Nhà cung cấp hình ảnh: Tiến sĩ Rian (XJTLU)
Tiết lộ quy tắc cơ bản
Tiến sĩ Rian nhận thấy quy tắc tạo ra các mẫu tia băng thực ra rất đơn giản.
Ông giải thích: “Lấy Loại 1 làm ví dụ; một hình vuông đầu tiên được chia thành hai tứ giác, sau đó mỗi tứ giác lại được chia thành hai tứ giác. Trong mỗi bước, tỷ lệ của các tứ giác được chia nhỏ là khác nhau và đây là cách tạo mẫu ngẫu nhiên bằng một quy tắc đơn giản.
“Thông qua cấu hình này, các thợ thủ công Trung Quốc có thể đã có ý định tăng độ cứng của nó để nó có thể hoạt động như một hàng rào bảo vệ cửa sổ. Cấu hình ngẫu nhiên của các mạng tia băng cung cấp các kết nối đa góc, biến cửa sổ thành tập hợp các lực tổng hợp và phân bố ứng suất đồng đều, từ đó đạt được mức độ cứng đặc biệt.
“Cấu trúc vi mô của mô xương xốp trong cơ thể chúng ta là một ví dụ tự nhiên tuyệt vời về tiềm năng của các mạng lưới ngẫu nhiên. Nó cân bằng độ cứng cao, góp phần tạo nên sức mạnh, với cấu trúc nhẹ đáng ngạc nhiên.”
Tiến sĩ Rian gần đây đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Frontiers of Architectural Research nhằm khám phá những đặc tính hình học của các mẫu tia băng và mở rộng khả năng tích hợp các mẫu ngẫu nhiên vào các thiết kế kết cấu, đặc biệt là thiết kế vỏ dạng lưới, thường được sử dụng trong các mái vòm hình cầu và các cấu trúc cong.
Các kiểu chữ khác nhau của mạng tia băng. P tượng trưng cho hình ngũ giác, Q tượng trưng cho tứ giác và T tượng trưng cho hình tam giác. Nhà cung cấp hình ảnh: Tiến sĩ Rian (XJTLU)
“Trong nghiên cứu của mình, tôi đã phát triển một thuật toán để mô hình hóa các mẫu tia băng cho các thiết kế vỏ lưới và đánh giá tính khả thi cũng như hiệu quả của chúng so với các vỏ lưới thông thường. Những vỏ lưới này, được làm từ các lưới thông thường, tương phản với các vỏ lưới liên tục.
“Trong khi các vỏ lưới thông thường hoạt động tốt dưới tải trọng đồng đều, thì mạng tia băng mang lại sức mạnh dưới tải trọng không đối xứng. Một số mẫu tia băng, nhờ sự tối ưu hóa, mang lại độ bền tốt hơn một cách đáng ngạc nhiên so với các vỏ lưới thông thường dưới trọng lượng bản thân. Ngoài ra còn có một lợi thế thẩm mỹ bổ sung khi áp dụng mẫu tia băng vào thiết kế vỏ dạng lưới.
Ông nói: “Tôi mở rộng ứng dụng của mẫu này lên các bề mặt cong, giúp khai thác tiềm năng của nó về các khía cạnh hình học, cấu trúc và cấu trúc của thiết kế vỏ lưới”.
Tiến sĩ Rian cũng đã tích hợp các mô hình tia băng và hình học phức tạp vào bài giảng của mình. Năm 2022, ông tổ chức workshop cho sinh viên thiết kế mái lưới tia băng.
Ông giải thích rằng việc học khái niệm hình học fractal thực sự có thể thúc đẩy ý tưởng của học sinh hướng tới một thiết kế độc đáo.
“Điều này rất khác với những gì họ đã học ở trường trung học. Khi học cách tạo ra hệ thống hình học này, họ cũng sẽ học mô hình hóa và mô phỏng tính toán. Cuối cùng, họ sẽ có được kiến thức toàn diện về thiết kế kiến trúc và kỹ thuật số tiên tiến,” ông nói.
Tìm lại những thiết kế truyền thống
Để mở rộng nghiên cứu trong lĩnh vực này, Tiến sĩ Rian đang nghiên cứu tính hiệu quả của hình học phức tạp ở nhiều khía cạnh khác nhau như thiết kế vật liệu ở quy mô vi mô và thiết kế cấu trúc.
Ông nói: “Ví dụ, trong thiết kế mặt tiền, chúng tôi thường sử dụng hình học thông thường hoặc tham số để thiết kế các hình dạng thông thường. Tuy nhiên, các hình dạng ngẫu nhiên được thiết kế với hình học phức tạp có thể mang lại ấn tượng tự nhiên hơn và sự xuyên thấu của ánh sáng ban ngày.”
Ông khuyến khích sinh viên thiết kế và các nhà nghiên cứu học hỏi từ quá khứ.
“Bất kỳ thiết kế truyền thống nào cũng có một quy tắc ẩn chứa trong đó. Giờ đây, chúng ta có thể sử dụng công nghệ kỹ thuật số và các công cụ tiên tiến để mở rộng và mở rộng kiến thức về nghề thủ công truyền thống cho thiết kế hiện đại.
Ông nói: “Có rất nhiều nguồn cảm hứng đằng sau các thiết kế truyền thống và những nguyên tắc đó thực sự có thể truyền cảm hứng cho các nhà thiết kế của chúng tôi để tạo ra những thiết kế sáng tạo cho tương lai”.
Tham khảo: “Thiết kế tính toán ngẫu nhiên dựa trên fractal của cấu trúc vỏ mạng tia băng (IR)” của Iasef Md Rian, ngày 22 tháng 1 năm 2024, Biên giới của Nghiên cứu Kiến trúc .
Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Xi'an Jiaotong-Liverpool.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
