Nhà ga Kansai của Renzo Piano: mái lượn sóng dài 1,7 km giữa biển

Nhà ga số 1 sân bay quốc tế Kansai (Osaka, Nhật Bản) do Renzo Piano Building Workshop thiết kế, khánh thành ngày 4/9/1994. Công trình dài khoảng 1,7 km, mái thép không gỉ lượn sóng như cánh máy bay, và hình dáng trần nhà được tính theo đường đi của luồng gió điều hoà. Nhà ga nằm trên một hòn đảo nhân tạo đang lún dần, nên cả kết cấu được thiết kế để có thể kích nâng từng chân cột.

Vì sao phải xây sân bay giữa biển

Vùng Osaka – Kobe – Kyoto đông dân, đất phẳng hiếm, và sân bay Itami cũ nằm giữa khu dân cư nên bị giới hạn giờ bay vì tiếng ồn. Giải pháp được chọn là đắp một hòn đảo trong vịnh Osaka, cách bờ khoảng 5 km, để máy bay có thể cất hạ cánh suốt 24 giờ mà không ai bên dưới phải nghe.

Công việc đắp đảo bắt đầu năm 1987. Đáy biển ở đó là lớp sét mềm dày hàng chục mét. Kỹ sư cắm hàng triệu cọc cát để nước trong sét thoát nhanh, rồi đổ đất đá lên trên. Dù vậy, ai cũng biết đảo sẽ còn lún nhiều năm. Đó là đề bài mà kiến trúc sư nhận: dựng một nhà ga cực dài trên một nền đất chắc chắn sẽ không đứng yên.

Cuộc thi năm 1988 và đội thiết kế

Năm 1988, một cuộc thi thiết kế quốc tế cho nhà ga được tổ chức. Phương án thắng là của Renzo Piano, kiến trúc sư người Ý từng cùng Richard Rogers làm Trung tâm Pompidou ở Paris. Người phụ trách dự án phía văn phòng Piano là kiến trúc sư Nhật Noriaki Okabe. Kết cấu và kỹ thuật do hãng Ove Arup & Partners đảm nhận, với kỹ sư Peter Rice, người từng tính toán cho Nhà hát Opera Sydney và Pompidou.

Ý tưởng của Piano rất gọn: nhà ga là một cỗ máy bay. Thân chính bốn tầng chứa thủ tục, soi chiếu, xuất nhập cảnh; từ thân chính, một "cánh" dài vươn ra hai phía dọc sân đỗ, máy bay đậu dọc mép cánh.

Mái lượn sóng: hình dáng do gió vẽ ra

Nhìn mặt cắt ngang thân chính, mái nhà là một đường cong không đối xứng, thấp ở phía phố, cao vồng lên rồi hạ dần về phía sân đỗ. Hình dáng này không chỉ để đẹp.

Thổi gió dọc trần thay vì đi ống

Thông thường, nhà ga lớn giấu hàng cây số ống gió trên trần giả. Ở Kansai, nhóm Arup và Piano làm khác: những miệng thổi lớn ở phía phố phun luồng khí điều hoà theo đường chéo lên trần. Dưới trần treo các tấm vải trắng cong như cánh máy bay, gọi là "open air ducts", dẫn luồng khí trượt theo đường cong của trần sang tận phía sân đỗ. Đường cong của mái chính là đường mà luồng gió muốn đi. Kỹ sư thử nghiệm bằng mô hình và mô phỏng dòng chảy để tìm ra hình dạng đó.

Nhờ vậy, không gian sảnh rộng, cao, không bị ống gió chia cắt, và những tấm vải trắng còn phản chiếu ánh sáng ban ngày xuống sàn.

Cánh dài 1,7 km cong theo mặt xuyến

Phần cánh dài không thẳng mà cong nhẹ theo chiều dài, hai đầu như hạ thấp xuống. Hình học của mái cánh được chọn là một phần của mặt xuyến (hình bánh donut) khổng lồ. Lợi ích rất thực tế: trên mặt xuyến, nhiều tấm lợp và nhiều thanh kết cấu có kích thước giống hệt nhau, nên có thể sản xuất hàng loạt trong nhà máy. Mái được lợp bằng hàng chục nghìn tấm thép không gỉ gần như cùng một khuôn.

Đứng ở giữa cánh, khách không nhìn thấy hai đầu cánh vì độ cong khuất tầm mắt. Điều này làm một toà nhà gần hai cây số trông bớt mênh mông. Trong cánh có tàu điện tự động ("Wing Shuttle") chạy dọc, đưa khách từ thân chính tới các cổng ở đầu cánh.

Nhà ga trên nền đất lún

Đảo Kansai lún nhanh hơn dự kiến trong những năm đầu. Người ta đã tính trước điều này: dưới chân các cột nhà ga có chỗ để đặt kích thuỷ lực. Khi một khu vực lún nhiều hơn khu bên cạnh, kỹ sư nâng cột đó lên và chèn tấm thép đệm để nhà ga giữ phẳng. Hệ thống đo đạc theo dõi cao độ từng điểm liên tục.

Đây là điều hiếm gặp: một công trình được thiết kế để sống chung với chuyển động, không chống lại nó. Tốc độ lún giảm dần theo thời gian, nhưng đến nay vẫn là vấn đề được theo dõi thường xuyên, kèm việc nâng đê chắn sóng quanh đảo.

Động đất Kobe năm 1995

Ngày 17/1/1995, chỉ hơn bốn tháng sau khi nhà ga mở cửa, trận động đất lớn Hanshin–Awaji đánh vào vùng Kobe, cách sân bay không xa. Theo các báo cáo kỹ thuật được trích dẫn nhiều, nhà ga Kansai chịu được rung lắc mà không hư hại đáng kể, gần như không vỡ tấm kính nào. Đó là một bài kiểm tra mà kết cấu thép nhẹ, mềm dẻo của Arup đã vượt qua.

Thông số chính của nhà ga số 1

Sau này sân bay có thêm đường băng thứ hai trên một đảo nhân tạo khác (2007) và nhà ga số 2 dành cho hãng giá rẻ (2012), thiết kế đơn giản, rẻ, khác hẳn tinh thần của nhà ga số 1. Nhà ga số 1 cũng được cải tạo lớn trong nửa đầu thập niên 2020 để mở rộng khu quốc tế, nên một vài mô tả bố trí bên trong có thể đã đổi; số liệu trong bảng chỉ nói về công trình gốc.

Bài học kiến trúc từ Kansai

Kansai thường được dạy trong trường kiến trúc vì ba điều.

1. Hình dáng sinh ra từ kỹ thuật. Mặt cắt mái không phải vẽ cho đẹp rồi nhét máy móc vào; nó là hình của luồng gió. Kiến trúc và kỹ thuật cơ điện là một.
2. Công nghiệp hoá chi tiết. Chọn mặt xuyến để có tấm lợp lặp lại là cách làm một toà nhà khổng lồ trở nên khả thi về giá và tiến độ.
3. Thiết kế cho chuyển động. Chân cột kích nâng được là thừa nhận rằng nền đất sẽ thay đổi. Rất ít công trình dám viết điều đó thẳng vào bản vẽ.

Piano về sau nhận giải Pritzker năm 1998, và Kansai là một trong những công trình được nhắc tới nhiều nhất trong sự nghiệp của ông, bên cạnh Pompidou và Trung tâm văn hoá Tjibaou ở Nouvelle-Calédonie.

Góc nhìn hôm nay: đi qua Kansai thì nhìn gì

Nếu bay qua Kansai, hãy dành vài phút ở tầng xuất phát quốc tế, ngẩng lên nhìn những dải vải trắng treo dưới trần: đó là "ống gió" lộ thiên. Đi về phía cánh, đứng ở giữa và nhìn dọc theo chiều dài để thấy mái khuất dần theo đường cong. Khi tàu chạy qua cầu nối đất liền, nhìn ra cửa sổ sẽ thấy cả hình khối thân chính và cánh.

Muốn đọc thêm, văn phòng Renzo Piano Building Workshop có trang tư liệu từng dự án, còn cuốn Renzo Piano: The Complete Logbook (Thames & Hudson) có phần riêng về Kansai. Về kỹ thuật, cuốn tự truyện nghề nghiệp An Engineer Imagines của Peter Rice kể lại cách nhóm Arup làm việc trên các dự án lớn của ông.