“Ông lớn” kiến trúc Mỹ dùng công nghệ thời AI giải bài toán đặc biệt tại APEC Phú Quốc

Làm thế nào để tạo ra đại sảnh rộng 11.050 m² với hệ mái thép vượt nhịp 81 m không cần cột chống giữa, đồng thời duy trì những đường cong mềm mại như sóng biển? Làm thế nào để biến hình tượng vảy rồng trong truyền thuyết Việt thành lớp mái kiến trúc phức tạp, vừa giàu tính nghệ thuật vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của một công trình ven biển?

Đó là những bài toán mà Skidmore, Owings & Merrill (SOM), hãng kiến trúc, kỹ thuật hàng đầu Mỹ, phải giải quyết khi bắt tay Sun Group thiết kế Trung tâm Hội nghị và Triển lãm APEC cùng Nhà biểu diễn đa năng tại Phú Quốc.

Thành lập năm 1936, SOM từng đứng sau nhiều công trình biểu tượng như Burj Khalifa (Dubai), One World Trade Center (New York) và Willis Tower (Chicago). Tại Phú Quốc, hãng vận dụng kinh nghiệm thiết kế toàn cầu cùng các công cụ tính toán tiên tiến để chuyển hóa truyền thuyết Con Rồng Cháu Tiên thành kiến trúc đương đại, đáp ứng yêu cầu đặc biệt của APEC 2027.

Công nghệ tính toán thời AI giải bài toán tại công trình APEC

Theo ông Nicolas Medrano, Giám đốc Thiết kế, phụ trách hoạt động khu vực châu Á - Thái Bình Dương của SOM, Trung tâm Hội nghị APEC được định hình bởi hệ giàn thép uốn lượn lấy cảm hứng từ những lớp sóng biển.

Thách thức lớn nhất là tạo ra kết cấu vượt nhịp 81 m không cột giữa, đồng thời bảo đảm khả năng chịu lực, tối ưu vật liệu và giữ nguyên ngôn ngữ kiến trúc.

"Trong kỷ nguyên AI và công nghệ phát triển bứt phá, chúng tôi sở hữu các công cụ tính toán mạnh mẽ để kiến tạo những hình khối công trình bền vững, hiệu năng vượt trội và hướng tới tương lai", ông Medrano chia sẻ.

Để giải bài toán, SOM ứng dụng phương pháp tối ưu hóa cấu trúc (Topology Optimization), sử dụng thuật toán tính toán sự phân bố lực trong kết cấu để xác định vị trí vật liệu thực sự cần thiết.

Thay vì tăng khối lượng thép để bảo đảm khả năng chịu lực, công nghệ cho phép các kỹ sư nghiên cứu phương án phân bổ vật liệu hiệu quả, loại bỏ những phần không cần thiết trong giới hạn an toàn thiết kế, qua đó tối ưu trọng lượng, chi phí và khả năng thi công.

Kết hợp mô hình hóa hình học bằng máy tính, các chuyên gia còn tinh chỉnh độ cong, kích thước và cấu tạo từng nhịp giàn. Những cấu kiện có hình học được chuẩn hóa giúp thuận lợi hơn cho quá trình chế tạo sẵn, vận chuyển và lắp dựng.

Bài toán không dừng ở khả năng chịu lực. Với khí hậu nhiệt đới ven biển Phú Quốc, SOM sử dụng các mô hình mô phỏng gió, nhiệt độ, bức xạ mặt trời và điều kiện vi khí hậu để điều chỉnh thiết kế.

Đặc biệt, công nghệ mô phỏng dòng không khí bằng máy tính (Computational Fluid Dynamics - CFD) giúp dự báo cách gió di chuyển quanh công trình, từ đó tối ưu lớp vỏ kiến trúc và khả năng thông gió tự nhiên tại sảnh, hiên đón, hành lang mở.

Trên mái, hệ cửa lấy sáng bố trí ở vị trí cao giúp ánh sáng tự nhiên đi sâu vào không gian bên trong, đồng thời được tính toán nhằm hạn chế hấp thụ nhiệt. Các giải pháp hướng tới giảm nhu cầu chiếu sáng nhân tạo và năng lượng làm mát.

Nhờ vậy, những đường cong của mái không đơn thuần mang giá trị thẩm mỹ mà còn gắn với hiệu quả kết cấu, sử dụng vật liệu và vận hành công trình.

Thuật toán tạo hình mái “vảy rồng” và dấu ấn văn hóa Việt

Nếu Trung tâm Hội nghị lấy cảm hứng từ sóng biển và hình tượng Mẹ Tiên Âu Cơ, Nhà biểu diễn đa năng với sức chứa khoảng 4.030 chỗ lại mang hình khối tròn, tượng trưng cho Cha Rồng Lạc Long Quân.

Điểm nhấn nổi bật là mái nhà hát mô phỏng những lớp vảy rồng xếp chồng, được nâng đỡ bởi hệ thống 50 cột trụ gợi nhắc hình ảnh 50 người con theo cha xuống biển trong truyền thuyết dân tộc Việt.

Để hiện thực hóa hình khối phức tạp này, SOM ứng dụng công nghệ mô hình hóa tham số (Parametric Modeling), phương pháp sử dụng các thông số và quy tắc toán học để kiểm soát hình dạng công trình.

Thay vì thiết kế riêng lẻ từng cấu kiện, kiến trúc sư có thể điều chỉnh những tham số như độ cong, kích thước, góc nghiêng hay khoảng cách. Mô hình máy tính sẽ cập nhật các bộ phận liên quan, giúp đội ngũ thiết kế nghiên cứu nhiều phương án, đồng thời kiểm soát sự đồng bộ của tổng thể.

Kết hợp công nghệ gia công hiện đại, phương pháp này giúp chuyển hóa ý tưởng vảy rồng thành hệ tấm bao che nhẹ, có thể chế tạo với độ chính xác cao trước khi lắp ghép tại công trường.

Thiết kế cũng tính đến điều kiện nắng, mưa và môi trường biển, hướng tới lựa chọn vật liệu phù hợp, giảm lượng vật liệu không cần thiết và tăng hiệu quả sử dụng lâu dài.

Theo ông Medrano, “sự kết hợp giữa tính toán kỹ thuật và công nghệ thiết kế đã giúp đội ngũ kiến trúc sư chuyển tải câu chuyện văn hóa truyền thống thành những hình khối hiện đại mà không đánh đổi yêu cầu về hiệu năng công trình”.

Mô hình hiếm có: Từ hội nghị thượng đỉnh đến không gian cộng đồng

Bên cạnh kết cấu và kiến trúc, bài toán khác của SOM là thiết kế tổ hợp có thể đáp ứng yêu cầu an ninh đặc biệt của APEC 2027 nhưng vẫn khai thác hiệu quả nhiều năm sau sự kiện.

Theo ông Medrano, không nhiều trung tâm hội nghị trên thế giới tích hợp trực tiếp không gian biểu diễn nghệ thuật, ẩm thực chuyên biệt với những đại sảnh hội nghị quy mô lớn như phương án tại Phú Quốc.

Bên trong Trung tâm Hội nghị APEC, đại sảnh 11.050 m² có thể phục vụ những sự kiện quốc tế đông người, trong khi hệ thống phòng họp và không gian phụ trợ cho phép tổ chức nhiều hoạt động cùng lúc.

Trong thời gian diễn ra APEC, công trình được thiết kế để bố trí các khu vực an ninh nhiều lớp, phòng họp song phương, phòng chờ nguyên thủ và lối tiếp cận riêng cho các hoạt động ngoại giao cấp cao.

Sau sự kiện, nhiều không gian có thể chuyển đổi công năng, từ hội nghị doanh nghiệp, triển lãm thương mại đến biểu diễn nghệ thuật, hoạt động cộng đồng.

Các sảnh lớn có thể phân chia thành khu vực nhỏ hơn. Hệ hiên, hành lang có mái che và không gian công cộng bên ngoài được tổ chức để kết nối với các sự kiện văn hóa, triển lãm ngoài trời hay chợ đêm.

Đặc biệt, việc kết hợp công trình hội nghị với nhà biểu diễn, hệ thống ẩm thực, công viên và các tiện ích du lịch được kỳ vọng tạo sức hút thường xuyên, thay vì chỉ hoạt động vào những kỳ hội nghị lớn.

Theo đại diện SOM, cách tổ chức này giúp hình thành một điểm đến đa chức năng, kết nối du lịch hội nghị (MICE), nghệ thuật, giải trí và đời sống đô thị.

Từ hệ giàn thép 81 m không cột đến mái “vảy rồng” và những không gian chuyển đổi linh hoạt, công nghệ thiết kế đang góp phần hiện thực hóa các công trình biểu tượng mới của Phú Quốc. Không chỉ phục vụ APEC 2027, tổ hợp được kỳ vọng trở thành hạ tầng văn hóa, hội nghị và du lịch quốc tế lâu dài của đảo Ngọc.