Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu luận án tiến sĩ với đề tài "Cấu trúc mặt đứng đa lớp nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng phương pháp tham số" thuộc chuyên ngành Kiến trúc. Luận án giải quyết vấn đề thiết kế kiến trúc thích ứng với điều kiện tự nhiên tại đô thị thông qua việc kết hợp giữa lý thuyết thiết kế dựa trên hiệu quả và công cụ tham số hóa hình học.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, loại hình nhà phố thương mại dịch vụ (TMDV - shophouse) chiếm tỷ lệ khoảng 80% trong tổng số các loại hình nhà ở đô thị (theo số liệu Tổng điều tra dân số và nhà ở năm 2009). Đặc thù kiến trúc nhà phố là mặt tiền hẹp, chiều sâu lớn, hai mặt bên và phía sau tiếp giáp trực tiếp với các công trình lân cận. Do đó, mặt đứng và mái là hai diện chính tiếp nhận toàn bộ tác động của bức xạ mặt trời và các yếu tố khí hậu bên ngoài. Trên các tuyến phố khu vực trung tâm cũ, nhà phố chịu tác động bất lợi nhất từ hướng Tây với cường độ bức xạ nhiệt cao.

Thực tế cho thấy, việc xử lý mặt đứng chống nóng hiện nay chủ yếu mang tính tự phát, sử dụng vật liệu tạm thời (bạt, chiếu, biển quảng cáo) hoặc thiết kế hệ lam theo cảm tính thẩm mỹ chủ quan của kiến trúc sư mà chưa được chứng minh bằng tính toán định lượng. Các công cụ thiết kế định lượng và phương pháp tham số (PPTS) tại Việt Nam phần lớn mới dừng lại ở phạm vi tạo hình hình học, chưa được nghiên cứu ứng dụng có hệ thống vào việc đánh giá hiệu quả vi khí hậu của vỏ bao che công trình. Khoảng trống nghiên cứu chính là sự thiếu vắng một phương pháp luận và công cụ định lượng hỗ trợ kiến trúc sư thiết lập cấu trúc mặt đứng đa lớp (MĐĐL) tối ưu hóa tiện nghi nhiệt và ánh sáng thích ứng với khí hậu địa phương.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu tổng quát là thiết lập cấu trúc mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh nhằm giải quyết mối quan hệ tương tác hai chiều giữa kiến trúc và khí hậu.

Để đạt được mục đích trên, luận án xác định 4 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Cấu trúc hóa mặt đứng và tổ hợp thành các trường hợp cấu trúc; tham số hóa cấu trúc mặt đứng (xây dựng hệ thống tham số - HTTS); xây dựng mô hình tham số hóa, xác định các biến thể và các khoảng giá trị khảo sát của tham số nhằm tạo lập dữ liệu đầu vào cho phương pháp tham số.
  2. Thực hiện mô phỏng trên máy tính theo các giá trị khảo sát của hệ thống tham số.
  3. Đề xuất phương pháp tính mức độ thích ứng với điều kiện khí hậu dựa trên dữ liệu mô phỏng đầu ra; tìm giá trị tối ưu thích hợp cho hệ thống tham số của cấu trúc theo phương pháp tính nhằm xử lý dữ liệu đầu ra của phương pháp tham số.
  4. Chi tiết hóa giải pháp kiến trúc cho các loại mặt đứng nhà phố TMDV khác nhau.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Kiến trúc mặt đứng nhà phố có chức năng kết hợp giữa ở và thương mại dịch vụ (nhà phố TMDV).
  • Phạm vi không gian: Các công trình nhà phố trên các tuyến phố TMDV tại khu vực trung tâm cũ Thành phố Hồ Chí Minh, có lộ giới danh định lớn hơn 8m và chịu tác động bất lợi trực tiếp bởi nắng hướng Tây.
  • Phạm vi thời gian: Tầm nhìn ứng dụng định hướng đến năm 2040 theo chiến lược quy hoạch và phát triển đô thị của thành phố.
  • Phạm vi nội dung kỹ thuật: Coi các tham số khí hậu địa phương là điều kiện biên cố định; biến thiên các tham số hình học kiến trúc của mặt đứng; tập trung đánh giá hai chỉ tiêu tiện nghi môi trường trong nhà (IEQ) trọng tâm là tiện nghi nhiệt và tiện nghi ánh sáng tự nhiên.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu liên quan đã được điểm lại

  1. Lý thuyết thiết kế dựa trên hiệu quả (Performance-based building design) và phương pháp tham số:

    • Gibson (Ủy ban Kiến trúc và Xây dựng Quốc tế - CIB, 1982) đặt nền tảng quan điểm chuyển dịch tư duy từ việc chọn phương tiện sang hướng đến kết quả và mục đích của công trình.
    • Michela Turrin, Peter von Buelow, Axel Kilian và Rudi Stouffs (2012) nghiên cứu quy trình thiết kế tham số cho lớp vỏ bao che thụ động nhằm tối ưu hóa tiện nghi khí hậu ("Performative skins for passive climatic comfort A parametric design process").
    • PGS. Nguyễn Anh Tuấn (2015) nghiên cứu ứng dụng công cụ và phần mềm mô phỏng trong đào tạo và hành nghề kiến trúc bền vững tại Việt Nam.

  2. Khái niệm vỏ bao che thích ứng và hệ vỏ kép (Double Skin Facade - DSF):

    • The Pew Research Center on Global Climate Change cùng Cutler J. Cleveland và Christopher G. Morris (2009) định nghĩa vỏ bao che là rào cản vật lý kiểm soát dòng năng lượng và nhiệt giữa trong và ngoài nhà.
    • Loonen (2013) xây dựng khái niệm vỏ bao che thích ứng với khí hậu (Climate-Adaptive Building Shells - CABS).
    • Các nghiên cứu lịch sử và cơ học chất lưu của hệ vỏ kép: Bryan Harvey (1991) khảo sát thử nghiệm "Mur Neutralisant" của Le Corbusier tại tòa nhà Cité de Refuge; Terri Meyer Boake (2002) phân tích cấu trúc vỏ kép; Nicola Mingotti, Torwong Chenvidyakarn và A. W. Woods (2010) phân tích cơ học dòng khí tự nhiên trong khoang hẹp của mặt đứng vỏ kép.
    • Tại Việt Nam, GS.TS. Nguyễn Hữu Dũng và các hội thảo chuyên đề (2005, 2006) phân tích cấu trúc vỏ công trình nhiệt đới.

  3. Tiện nghi sinh khí hậu và chất lượng môi trường trong nhà (IEQ):

    • Baruch Givoni ("Man, Climate and Architecture") và Victor Olgyay phát triển biểu đồ tiện nghi sinh khí hậu. Yaglou (1923), Steven V. Szokolay (2007), Edward Arens và cộng sự (1980) hoàn thiện biểu đồ nhiệt ẩm và vùng tiện nghi.
    • Reffat và Edward L. Harkness (2001) thiết lập tiêu chuẩn tích hợp đánh giá chất lượng môi trường sống qua khảo sát 50 chuyên gia. Michael Boduch và Warren Fincher (2009) nghiên cứu tiêu chuẩn tiện nghi nhiệt, thị giác, âm thanh và không khí.
    • Nghiên cứu trong nước: Ngô Huy Ánh và Nguyễn Mạnh Liên (1984), TSKH. Phạm Ngọc Đăng, TS. Phạm Đức Nguyên, TS. Hoàng Huy Thắng, TS. Trần Quốc Thái (2006) xây dựng hệ thống dữ liệu sinh khí hậu cho các đô thị Việt Nam.
    • TS. Lê Thị Hồng Na (2017) khảo sát hiện trạng IEQ trong nhà phố Thành phố Hồ Chí Minh.

  4. Nghiên cứu hình thái nhà phố thương mại (Shophouse) tại các nước tương đồng:

    • Chamnarn Tirapas (2019) nghiên cứu nhà phố tại Bangkok (Thái Lan) với giải pháp tầng 2 vươn ra 2-3m che chắn bức xạ.
    • Gurstien (1985), Zwain (2017) phân tích nhà phố tại Kuala Lumpur và George Town, Penang (Malaysia) với cấu trúc hành lang bộ có mái che "kaki lima" rộng 1,5 - 2m và hệ thống sân trong.
    • Robson (2016), Kudasinghe (2020), Lewcock, Sansoni, Sennanayake (1998) nghiên cứu nhà phố thuộc địa tại Colombo và Galle (Sri Lanka) với hệ mái hạ thấp, cửa chớp gỗ và tường đục lỗ.
    • GS. Phạm Đình Việt (2006) phân tích quá trình chuyển biến mặt đứng và cấu trúc không gian hình ống của nhà phố cổ Hà Nội.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Mặc dù các nghiên cứu quốc tế và trong nước đã đề cập đến từng khía cạnh riêng lẻ như hình thái học shophouse, lý thuyết tiện nghi nhiệt, hoặc công nghệ mô phỏng vỏ kép, song chưa có nghiên cứu nào xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh nhằm định lượng hóa cấu trúc mặt đứng đa lớp của nhà phố thương mại dịch vụ hướng Tây tại vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Thành phố Hồ Chí Minh. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách thiết lập khung tham số hóa hình học và quy trình tính toán mức độ thích ứng khí hậu phục vụ trực tiếp cho quá trình thiết kế của kiến trúc sư.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Lý thuyết thiết kế kiến trúc dựa trên hiệu quả: Chuyển trọng tâm từ tạo hình thuần túy sang kiểm chứng mức độ đáp ứng công năng vi khí hậu.
  • Khái niệm mặt đứng đa lớp (MĐĐL) và không gian vỏ bao che: Được định nghĩa là tập hợp các thành phần kiến trúc và khoảng không gian đệm phân cách không gian bên trong (KGBT) với không gian đường phố. Vỏ bao che được phân loại thành các dạng 0.5 lớp, 1 lớp, 1.5 lớp, 2 lớp, 3 lớp...
  • Lý thuyết thiết kế thụ động (Passive Design): Kiểm soát truyền nhiệt bức xạ mặt trời (BXMT), tận dụng bóng đổ bản thân, thông gió tự nhiên và ánh sáng tán xạ mà không phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống điều hòa cơ khí.
  • Hệ thống tiêu chuẩn tiện nghi vi khí hậu:
    • Đánh giá tiện nghi nhiệt: Chỉ số PMV-PPD theo ISO 7730-2005, nhiệt độ tác động (Operative Temperature - OT).
    • Đánh giá thông gió và chất lượng không khí: Bội số trao đổi không khí (ACH) theo TCVN 5687:2010 và ANSI/ASHRAE 62.1-2004.
    • Đánh giá chiếu sáng tự nhiên: Hệ số độ rọi và độ rọi tự nhiên theo TCXD 29:1991.
  • Cơ sở pháp lý: QCVN 09:2017/BXD (quy định các chỉ số OTTV, SRI, WWR, hệ số che nắng SC), Quy định số 135/2007/QĐ-UBND TP.HCM về kiến trúc nhà liên kế, Quyết định số 3457/QĐ-UBND TP.HCM (2013) về quản lý không gian kiến trúc cảnh quan khu trung tâm hiện hữu, và QCVN 17:2013/BXD về biển quảng cáo ngoài trời.

Phương pháp nghiên cứu

  1. Phương pháp điều tra khảo sát hiện trạng: Xây dựng phiếu điều tra thực địa để thống kê, đo đạc kích thước hình học, nhận dạng các thành phần mặt đứng và đánh giá hiện trạng 201 căn nhà phố TMDV tại khu vực trung tâm cũ Thành phố Hồ Chí Minh.
  2. Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Thu thập, đối chiếu hệ thống văn bản quy phạm pháp luật, dữ liệu khí tượng và các nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước.
  3. Phương pháp mô phỏng máy tính và thực nghiệm: Sử dụng phần mềm mô phỏng chuyên dụng trong kiến trúc để tính toán các trường nhiệt độ, độ rọi ánh sáng và bức xạ mặt trời xuyên qua lớp vỏ công trình theo từng kịch bản tham số.
  4. Phương pháp chuyên gia: Tổ chức các hội thảo chuyên đề, lấy ý kiến đóng góp từ các nhà khoa học, chuyên gia quy hoạch và kiến trúc sư hành nghề.
  5. Phương pháp tham số (Parametric Method): Mô hình hóa các thành phần mặt đứng dưới dạng biến số toán học; thay đổi các giá trị tham số đầu vào trong không gian thiết kế để phân tích, so sánh các kết quả đầu ra và xác định tập hợp biến thể tối ưu.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Dữ liệu khảo sát thực địa 201 công trình nhà phố TMDV tại các tuyến đường trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh (Quận 1, Quận 3, Quận 5, Quận 10...).
  • Dữ liệu khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh: Bức xạ mặt trời trung bình ~140 Kcal/cm²/năm; số giờ nắng từ 160-270 giờ/tháng; hơn 330 ngày/năm có nhiệt độ trung bình 25-28°C; độ ẩm không khí trung bình năm 79,5%; tốc độ gió bình quân 0,7 m/s (cực đại 12 m/s).
  • Dữ liệu đo đạc thực tế môi trường trong nhà (IEQ) trích xuất từ công trình của TS. Lê Thị Hồng Na (2017).

Nội dung chính theo từng chương

Phần mở đầu

Phần mở đầu xác định bối cảnh nghiên cứu về xu thế kiến trúc bền vững toàn cầu từ báo cáo Brundtland "Tương lai chung của chúng ta" (WCED, 1987). Nội dung làm rõ lý do chọn đề tài, đối tượng, phạm vi nghiên cứu (201 nhà phố trung tâm TP.HCM hướng Tây, tầm nhìn 2040), mục đích, 4 nhiệm vụ nghiên cứu, phương pháp luận nghiên cứu và kết cấu tổng thể gồm 3 chương của luận án.

Chương 1: Tổng quan về mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu

Chương 1 (36 trang) phân tích toàn diện về lý luận, thực tiễn quốc tế và hiện trạng tại Thành phố Hồ Chí Minh:

  1. Hệ thống khái niệm và phân loại thành phần mặt đứng: Các thành phần trên mặt đứng được phân chia dựa trên góc nghiêng so với mặt phẳng ngang:

    • Thành phần ngang (TPN, góc hợp với mặt đất < 45°): Gồm 9 yếu tố (lối đi bộ, sân trống, bồn hoa, thảm cỏ, ban công, lô gia, phần mái tại cao độ chuẩn mặt tiền, sân thượng, ô văng/mái hắt).
    • Thành phần đứng (TPĐ, góc hợp với mặt đất > 45°): Gồm 9 yếu tố (vòm lá cây xanh, tường mặt đứng, cửa sổ, cửa đi, cổng rào, bồn cây ban công, hệ lam đứng, hệ khung quảng cáo, vật dụng nội thất sát mặt đứng).

  2. Dữ liệu khảo sát thực nghiệm 201 nhà phố TMDV trung tâm cũ: Luận án thu thập dữ liệu về hình thái không gian, mức độ lấn chiếm ranh lộ giới, hướng nhà, số tầng cao và bề rộng mặt tiền.

Tiêu chí khảo sát Phân loại chi tiết Số lượng công trình (Căn) Tỷ lệ / Ghi chú
Lấn ranh lộ giới tầng trệt Không lấn lộ giới 160 79,6%
Lấn lộ giới từ 2 - 4m 12 6,0%
Lấn lộ giới từ 4 - 6m 15 7,5%
Lấn lộ giới từ 4 - 5,5m 14 6,9%
Khoảng lùi tầng trệt Không lùi (xây sát ranh) 160 79,6%
Lùi vào 0,9 - 1,4m 4 2,0%
Lùi vào 1,4 - 4,0m 6 3,0%
Lùi vào 4,0 - 5,5m 4 2,0%
Hướng công trình Hướng Chánh Tây Chiếm đa số Hướng chịu bất lợi bức xạ nhiệt lớn nhất
Tây Nam, Tây Bắc Chiếm tỷ lệ ít hơn Chịu ảnh hưởng bức xạ xiên
Số tầng cao 3 đến 4 tầng Chiếm tỷ lệ cao nhất Tầng cao phổ biến theo QĐ 135/2007
Có hầm / Có lửng / 5-6 tầng Số lượng ít Rất ít nhà đạt tầng cao tối đa cho phép
Độ rộng mặt tiền Từ 3,5m đến 5,0m Chiếm đa số Kích thước lô phố thương mại điển hình
Nhỏ hơn 3,5m hoặc lớn hơn 6,0m Số lượng ít Nhà >6m thường chỉ cao từ 2-3 tầng

  1. Thực trạng nhu cầu sử dụng hệ vỏ kép tự phát: Điều tra mục đích lắp đặt lớp vỏ bổ sung (DSF) cho thấy người dân đặt nặng yếu tố trang trí thẩm mỹ (21%), che nắng/cách nhiệt (17%), an toàn bảo vệ và che chắn thiết bị kỹ thuật cục nóng máy lạnh (9%), trong khi chức năng thông gió và chiếu sáng tự nhiên chỉ chiếm 9%.

  2. Đánh giá thực trạng chất lượng môi trường trong nhà (IEQ): Dựa trên nghiên cứu của TS. Lê Thị Hồng Na (2017), chất lượng vi khí hậu trong nhà phố tại Thành phố Hồ Chí Minh bộc lộ nhiều hạn chế nghiêm trọng:

Yếu tố IEQ Tiêu chí & Tiêu chuẩn đánh giá Kết quả thực nghiệm ghi nhận Đánh giá mức độ tiện nghi
Tiện nghi nhiệt PMV-PPD, nhiệt độ OT (ISO 7730-2005) Nhiệt độ trong nhà trung bình 30,38°C; chỉ 16% người dùng hài lòng; 84% cảm thấy nóng (20% hơi nóng, 26% nóng, 38% rất nóng). Mức tiện nghi nhiệt rất thấp; vật liệu gạch nung truyền thống gây hiện tượng trễ nhiệt kéo dài đến đêm.
Thông gió tự nhiên Bội số trao đổi khí ACH (TCVN 5687:2010), nồng độ CO₂ Nồng độ CO₂ an toàn; tốc độ gió trung bình trong phòng < 0,2 m/s (chỉ bằng 7,6% tốc độ gió ngoài trời). Tốc độ gió không đạt ngưỡng cảm nhận làm mát; diện tích mở bị thu hẹp do che chắn bảng quảng cáo.
Chiếu sáng tự nhiên Hệ số độ rọi, độ rọi trung bình (TCXD 29:1991) 88% đạt hệ số độ rọi lý thuyết; tuy nhiên > 90% số nhà có độ rọi thực tế dưới 200 lux. Thiếu sáng cục bộ trong không gian sinh hoạt do chiều sâu nhà lớn và thiếu kết nối ánh sáng mặt tiền.

Chương 2: Cơ sở khoa học cho mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu TP.HCM ứng dụng PPTS

Chương 2 (45 trang) thiết lập các luận cứ khoa học và khung phương pháp tham số:

  • Phân tích cơ sở pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật xây dựng tại đô thị: Làm rõ các ràng buộc về chỉ giới đường đỏ, khoảng lùi ban công, tầng cao theo Quyết định 135/2007/QĐ-UBND, các chỉ số vỏ bao che theo QCVN 09:2017/BXD và quy định biển hiệu quảng cáo ngoài trời theo QCVN 17:2013/BXD.
  • Xác lập mối quan hệ tương tác hai chiều giữa kiến trúc và khí hậu: Khí hậu là điều kiện biên cố định, kiến trúc là thành phần biến đổi nhằm kiểm soát và điều tiết môi trường vi khí hậu cục bộ.
  • Hệ thống hóa các nguyên lý thiết kế thụ động: Sử dụng khối nhiệt, tổ chức lớp đệm không khí, kiểm soát hệ số diện tích cửa sổ trên tường (WWR), tận dụng thảm thực vật và vật liệu có chỉ số phản xạ bức xạ mặt trời (SRI) cao để giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.
  • Xây dựng quy trình tham số hóa mặt đứng đa lớp: Chuyển đổi các thực thể vật lý (tường, lam, ban công, khoảng đệm, biển quảng cáo) thành tập hợp các biến số hình học có thể lập trình và điều khiển trên công cụ máy tính.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 3 (47 trang) trình bày các kết quả cốt lõi của luận án:

  • Thiết lập mô hình tham số hóa cho cấu trúc mặt đứng đa lớp nhà phố TMDV.
  • Tổ hợp các trường hợp cấu trúc và xây dựng không gian biến thể dựa trên các khoảng khảo sát tham số hình học.
  • Vận hành mô phỏng máy tính để phân tích định lượng khả năng che nắng, mức độ truyền nhiệt qua mặt đứng và phân bố ánh sáng tự nhiên.
  • Đề xuất phương pháp tính và thang đo mức độ thích ứng khí hậu từ dữ liệu mô phỏng đầu ra, qua đó xác định tập hợp giá trị tham số tối ưu đáp ứng đồng thời tiện nghi nhiệt và tiện nghi ánh sáng.
  • Chi tiết hóa các giải pháp hướng dẫn thiết kế mặt đứng đa lớp cho các thể loại nhà phố TMDV hướng Tây trên các tuyến phố trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  1. Đề xuất hệ thống quan điểm, nguyên tắc thiết kế và hệ thống tiêu chí khoa học phục vụ việc xây dựng mặt đứng nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng phương pháp tham số.
  2. Định lượng hóa thành công cấu trúc mặt đứng nhà phố thông qua quy trình:
    • Cấu trúc hóa mặt đứng (phân chia mặt đứng thành hệ thống các lớp vỏ, nhận dạng thành phần ngang/đứng và xác lập mối quan hệ tương tác giữa chúng);
    • Tham số hóa cấu trúc (biểu diễn toàn bộ cấu trúc MĐĐL thành hệ thống tham số toán học - HTTS);
    • Xây dựng mô hình tham số hóa và không gian các biến thể thiết kế.
  3. Đóng góp vào hệ thống lý luận về "Kiến trúc hiệu quả" (Performance-based Architecture) thông qua việc đề xuất phương pháp tính toán và đánh giá mức độ thích ứng khí hậu của vỏ bao che công trình.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và ứng dụng

  1. Đề xuất hướng tiếp cận và công cụ thiết kế mới cho kiến trúc sư: Chuyển đổi quy trình thiết kế mặt đứng từ phương thức kinh nghiệm, cảm tính sang phương thức thiết kế định lượng dựa trên mô phỏng tham số.
  2. Cung cấp tập hợp các giải pháp cấu trúc và biến thể mặt đứng đa lớp tối ưu, giúp đơn giản hóa việc lựa chọn phương án kiến trúc thích ứng hiệu quả cho nhà phố xây mới hoặc cải tạo trên các tuyến phố thương mại dịch vụ tại Thành phố Hồ Chí Minh.
  3. Cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học định lượng bổ sung vào nội dung nghiên cứu kiến trúc, chương trình đào tạo kiến trúc sư, cũng như làm tài liệu tham khảo hoàn thiện hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng và sổ tay hướng dẫn quản lý kiến trúc đô thị của cơ quan quản lý nhà nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế nghiên cứu:

    • Phạm vi khảo sát thực địa và mô hình hóa chỉ tập trung vào loại hình nhà phố thương mại dịch vụ (shophouse) tại khu vực trung tâm cũ Thành phố Hồ Chí Minh có lộ giới lớn hơn 8m và hướng mặt tiền Chánh Tây (hướng chịu bức xạ nhiệt khắc nghiệt nhất).
    • Nghiên cứu giả định các yếu tố khí hậu môi trường vĩ mô là cố định, chỉ tập trung giải quyết tương tác giữa hai yếu tố tiện nghi chính là nhiệt và ánh sáng; yếu tố thông gió tự nhiên chưa được phân tích sâu ở mức độ động lực học đa chiều do đặc thù nhà phố liền kề thấp tầng.
    • Khung thời gian định hướng ứng dụng thực tiễn được xác lập đến mốc năm 2040.

  • Hướng phát triển tiếp theo:

    • Mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các khu đô thị mới, khu vực mở rộng kết nối và các hướng công trình khác (Tây Nam, Tây Bắc, Đông...).
    • Tích hợp thêm các yếu tố tiện nghi âm thanh (chống ồn giao thông đường phố) và tính toán liên kết động lực học chất lưu (CFD) cho trường thông gió tự nhiên bên trong nhà phố.
    • Nghiên cứu ứng dụng vật liệu thông minh và hệ thống điều khiển mặt đứng tự động thích ứng theo thời gian thực (Dynamic/Kinetic Facades).

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Kiến trúc - Quy hoạch: Cung cấp khung phương pháp luận nghiên cứu hoàn chỉnh về việc tích hợp phương pháp tham số (Parametric Design) với đánh giá hiệu quả vi khí hậu và thiết kế thụ động; là tài liệu tham khảo giá trị cho các học phần Thiết kế kiến trúc khí hậu, Kiến trúc bền vững và Ứng dụng tin học chuyên ngành.
  • Đối với kiến trúc sư thực hành và các đơn vị tư vấn thiết kế: Cung cấp hệ thống biến thể cấu trúc mặt đứng đa lớp đã được định lượng hóa, giúp tối ưu hóa phương án che chắn nắng hướng Tây, tích hợp hài hòa giữa biển hiệu quảng cáo thương mại với hệ lam chắn nắng mà vẫn đảm bảo chiếu sáng tự nhiên.
  • Đối với các nhà quản lý đô thị và cơ quan lập chính sách (Sở Quy hoạch - Kiến trúc, Sở Xây dựng TP.HCM): Cung cấp luận cứ khoa học để điều chỉnh, bổ sung các hướng dẫn thiết kế đô thị, quy chế quản lý không gian kiến trúc cảnh quan theo từng tuyến phố thương mại, khắc phục tình trạng cơi nới biển quảng cáo và mặt đứng tự phát làm mất mỹ quan đô thị.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao luận án lại lựa chọn nghiên cứu mặt đứng đa lớp (MĐĐL) cho nhà phố thương mại dịch vụ tại Thành phố Hồ Chí Minh?

Nhà phố TMDV chiếm tới 80% loại hình nhà ở tại Thành phố Hồ Chí Minh, có đặc điểm mặt tiền hẹp và hai bên bị bịt kín bởi các nhà liền kề. Mặt đứng là diện tiếp xúc chính với môi trường tự nhiên, vừa phải gánh vác chức năng quảng bá thương mại ở tầng trệt, vừa phải đảm bảo tiện nghi ở các tầng trên. Giải pháp cấu trúc đa lớp cho phép tạo lập các khoảng không gian đệm, bố trí linh hoạt các lớp che chắn bức xạ mặt trời mà vẫn duy trì khả năng lấy sáng và thông gió tự nhiên.

2. Phương pháp tham số (PPTS) đóng vai trò gì trong quy trình nghiên cứu của luận án?

Phương pháp tham số đóng vai trò là công cụ định lượng hóa các thành phần vật lý của mặt đứng thành hệ thống biến số toán học. Nhờ PPTS kết hợp với phần mềm mô phỏng, người nghiên cứu có thể thay đổi các giá trị hình học đầu vào để khảo sát hàng loạt biến thể thiết kế, từ đó so sánh kết quả môi trường đầu ra và tìm ra phương án tối ưu thay vì chỉ dựa vào trực giác hoặc kinh nghiệm thẩm mỹ thuần túy.

3. Thực trạng môi trường nhiệt và ánh sáng trong nhà phố hiện nay theo dữ liệu khảo sát như thế nào?

Theo số liệu thực nghiệm trích dẫn từ TS. Lê Thị Hồng Na (2017), môi trường nhiệt trong nhà phố Thành phố Hồ Chí Minh rất thấp với nhiệt độ trung bình đo được là 30,38°C; có tới 84% người dân cảm thấy nóng bức và chỉ 16% hài lòng. Về ánh sáng, dù 88% nhà đạt hệ số độ rọi lý thuyết theo tiêu chuẩn, nhưng có hơn 90% số nhà có độ rọi thực tế dưới 200 lux, không đáp ứng tốt chất lượng tiện nghi thị giác cho sinh hoạt.

4. Thành phần ngang (TPN) và thành phần đứng (TPĐ) trên mặt đứng được phân loại dựa trên nguyên tắc nào?

Luận án phân loại dựa trên góc nghiêng của bề mặt cấu kiện so với mặt đất:

  • Thành phần ngang (TPN) có góc nghiêng nhỏ hơn 45° (gồm 9 yếu tố như lối đi bộ, sân trống, ban công, lô gia, sân thượng, ô văng, mái mặt tiền...).
  • Thành phần đứng (TPĐ) có góc nghiêng lớn hơn 45° (gồm 9 yếu tố như vòm cây xanh, tường mặt đứng, cửa sổ, cửa đi, hệ lam đứng, khung quảng cáo...).

5. Luận án khảo sát mẫu thực tế gồm bao nhiêu công trình và tập trung vào khu vực nào?

Luận án thực hiện khảo sát hiện trạng trên mẫu gồm 201 căn nhà phố thương mại dịch vụ được xây dựng hợp pháp theo Quy định số 135/2007/QĐ-UBND, phân bố trên các tuyến đường có lộ giới lớn hơn 8m thuộc khu vực trung tâm cũ Thành phố Hồ Chí Minh và chịu tác động trực tiếp của nắng hướng Tây.

Kết luận

Luận án tiến sĩ "Cấu trúc mặt đứng đa lớp nhà phố thích ứng với điều kiện khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng phương pháp tham số" đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa vi khí hậu cho loại hình nhà phố thương mại dịch vụ hướng Tây tại đô thị nhiệt đới. Bằng việc tích hợp lý thuyết thiết kế dựa trên hiệu quả, khảo sát thực nghiệm 201 công trình và ứng dụng công cụ tham số hóa hình học, tác giả đã lượng hóa được các lớp vỏ bao che thành hệ thống tham số có thể kiểm soát. Công trình đóng góp hệ thống giải pháp thiết kế định lượng có giá trị khoa học và thực tiễn cao, hỗ trợ kiến trúc sư nâng cao chất lượng môi trường sống trong nhà và cung cấp cơ sở dữ liệu hữu ích cho công tác quản lý quy hoạch kiến trúc đô thị bền vững.