Vì sao nhà chọc trời vẫn chưa đủ cao?
11/09/26
 |
| Tòa nhà Chrysler, Midtown Manhattan, New York. Ảnh: Samuel Gottscho |
Nhà chọc trời tưởng như biểu tượng của tham vọng đô thị, nhưng thực tế chúng thường thấp hơn rất nhiều so với khả năng kỹ thuật cho phép. Giới hạn của chiều cao không chỉ nằm ở vật lý, mà còn ở kinh tế và luật lệ. Thép, thang máy, kỹ thuật chống gió đã mở đường cho những tòa tháp ngày càng cao; nhưng chi phí thang máy, kết cấu, hạ tầng và đặc biệt là quy hoạch đô thị kéo chúng xuống. Trong các thành phố đắt đỏ, nơi đất khan hiếm và năng suất phụ thuộc vào mật độ, việc không cho xây cao hơn không chỉ làm thiếu nhà, thiếu văn phòng, mà còn khiến cả nền kinh tế nghèo đi.
Công nghệ mở đường, luật lệ dựng trần
Công nghệ mới thường đi qua ba giới hạn. Ban đầu, nó bị chặn bởi khả năng vật lý: kỹ thuật chỉ làm được đến đâu, sản phẩm đi đến đó. Khi công nghệ tiến bộ, giới hạn chuyển sang kinh tế: thứ có thể làm được chưa chắc đã đủ rẻ để phổ biến. Sau cùng, khi công nghệ bắt đầu tạo tác động phụ, luật lệ xuất hiện để đặt trần mới. Ô tô là ví dụ dễ thấy: xe sản xuất đầu tiên chỉ chạy khoảng 19 km/h; đến thập niên 1940, xe thương mại nhanh nhất đã vượt 161 km/h, còn xe thử nghiệm đạt gần 604 km/h. Nhưng tai nạn, an toàn người đi bộ và các ngoại tác khác khiến tốc độ bị giới hạn bằng luật.
Xây dựng cũng đi theo quỹ đạo tương tự. Chiều cao con người có thể xây luôn lớn hơn chiều cao có lời để xây; và khi chiều cao có lời tăng lên, luật quy hoạch thường tiếp tục hạ trần. Câu hỏi không phải vì sao con người không thể xây cao, mà vì sao các thành phố thường không cho phép hoặc không khiến việc xây cao trở nên hợp lý về kinh tế.
Từ La Mã tới thang máy
Ngay từ thời La Mã, con người đã chạm vào giới hạn này. Các công trình như Colosseum cao khoảng 49 m, Pantheon cao 43 m, cho thấy kỹ thuật có thể tạo ra kết cấu lớn. Nhưng nhà ở La Mã thường chỉ đạt 7-8 tầng, phổ biến hơn là 5-6 tầng. Vì nguy cơ sập không hiếm, các hoàng đế cũng đặt giới hạn pháp lý: Augustus giới hạn chiều cao ở khoảng 21 m La Mã, sau đó Trajan hạ xuống 18 m.
Suốt nhiều thế kỷ, nhà thực dụng vẫn quanh quẩn ở 5-6 tầng. Cuối thế kỷ 19, hai phát minh đã phá trần cũ: khung kim loại, trước hết là sắt rồi thép; và thang máy. Khung thép giúp tòa nhà không còn phụ thuộc vào tường gạch chịu lực ngày càng dày ở tầng dưới. Thang máy biến các tầng cao từ bất tiện thành tài sản có giá trị, vì chúng có tầm nhìn đẹp hơn và tránh được tiếng ồn, mùi bụi dưới phố.
Thép rẻ hơn cũng là bước ngoặt kinh tế. Quy trình Bessemer và sau đó là quy trình Thomas giúp sản xuất thép hàng loạt; năm 1884, giá thép giảm từ 170 USD/tấn năm 1867 xuống 32 USD/tấn. Khi vật liệu và thang máy cùng chín muồi, New York và Chicago bước vào kỷ nguyên nhà chọc trời. Tòa nhà cao nhất New York tăng từ 85 m năm 1890 lên 381 m năm 1930; năm 1913, chỉ riêng Manhattan đã có gần 1.000 tòa nhà 11-20 tầng, cùng 51 tòa 21-60 tầng.
Khi chiều cao gây sợ hãi
Nhà cao đem lại mật độ, nhưng cũng tạo phản ứng. Đầu thế kỷ 20 ở New York, cư dân lo các tòa tháp che tầm nhìn, tạo bóng râm, làm tắc nghẽn, giảm không khí trong lành và tăng nguy cơ cháy. Năm 1916, New York ban hành bộ quy hoạch đầu tiên, thành phố không cấm tuyệt đối nhà cao tầng, nhưng buộc phần trên của công trình phải lùi dần vào trong khi vươn lên, tạo kiểu kiến trúc bậc thang đặc trưng như Empire State Building.
Chicago cũng đi theo hướng này. Năm 1893, thành phố áp trần chiều cao gần 40 m, rồi nhiều lần nâng - hạ trong các thập kỷ sau. Mẫu số chung rất rõ: công nghệ mở ra khả năng vật lý và kinh tế mới; khi chiều cao bắt đầu có lợi, luật lệ xuất hiện để kiểm soát các tác động mà xã hội không muốn chịu.
Vật lý không phải rào cản lớn nhất
Về kỹ thuật, giới hạn hiện đại vẫn rất cao. Các kỹ sư từng suy đoán khung thép có thể cho phép tòa nhà cao tới hơn 3 km; theo một số tài liệu hiện đại, dưới tải trọng trọng lực thuần túy, nhà khung thép có thể đạt khoảng 3.000 m, trước khi tính tới lực gió và động đất. Vấn đề lớn nhất không phải trọng lượng thẳng đứng, mà là gió và động đất. Khi chiều cao tăng gấp đôi, mô-men uốn do gió hoặc động đất tăng gấp bốn; độ lệch ngang còn tăng theo lũy thừa bốn, tức gấp 16 lần.
Vì thế, nhà siêu cao cần hệ kết cấu chống lắc, bộ giảm chấn khối lượng, vật liệu và hình học phù hợp. Những tiến bộ như khái niệm “ống” – biến cả tòa nhà thành ống cứng thay vì tập hợp rời rạc của dầm và cột – đã giúp các biểu tượng như Willis Tower hay World Trade Center cũ đạt chiều cao lớn. Vật lý khó, nhưng không phải không vượt được.
Chiều cao có điểm hòa vốn
Giới hạn kinh tế thực tế hơn. Tòa nhà càng cao càng cần nhiều thang máy, hệ thống cơ điện phức tạp hơn, áp lực nước cao hơn, nền móng lớn hơn, kết cấu chống lực ngang đắt hơn và thời gian vận chuyển người, vật liệu lên tầng cao lâu hơn. Đặc biệt, thang máy chiếm ngày càng nhiều diện tích ở các tầng thấp, làm giảm phần diện tích cho thuê.
Vì vậy, lợi suất đầu tư của nhà cao tầng thường có dạng parabol: tăng lên đến điểm tối ưu, rồi giảm dần. Với văn phòng trên đất đô thị đắt đỏ, chiều cao kinh tế thường quanh 60-70 tầng. Khi xây cao hơn, phần vượt trần nhiều khi là “chiều cao vì danh tiếng”. Burj Khalifa, tòa cao nhất thế giới, là ví dụ cực đoan: 29% phần trên cùng là không gian không sử dụng.
Luật lệ đang quá chặt
Luật giới hạn chiều cao không phải vô lý. Paris và Washington, DC muốn giữ diện mạo đô thị; London bảo vệ hành lang tầm nhìn tới các địa danh; New York dùng hệ số sử dụng đất (FAR) để giới hạn tổng diện tích sàn trên mỗi lô đất. Tuy nhiên, vấn đề là nhiều giới hạn hiện nay vượt xa mức cần thiết để xử lý ngoại tác.
Một cách đo là so sánh tiền thuê với chi phí biên của việc thêm một tầng. Năm 2005, nghiên cứu của Edward Glaeser và cộng sự cho thấy tại Manhattan, tiền thuê xấp xỉ gấp đôi chi phí biên để xây thêm tầng, hàm ý nhà phát triển đang bị chặn bởi mê cung quy định hơn là bởi kinh tế xây dựng. Các nghiên cứu ở nhiều thành phố châu Âu cũng tìm thấy tỷ lệ tương tự.
Cái giá không chỉ là vài tòa nhà thấp hơn. Khi nguồn cung diện tích bị bóp nghẹt ở những nơi cần nhất, giá thuê và giá nhà tăng, doanh nghiệp và lao động bị đẩy ra xa nhau, lợi ích của mật độ bị mất đi. Thành phố ít dày đặc hơn cũng kém năng suất và kém đổi mới hơn.
Muốn giàu hơn, thành phố phải bớt tự trói mình
Chiều cao là công nghệ để dùng đất hiệu quả hơn. Những công nghệ khác cũng từng giúp tăng diện tích hữu dụng: đèn huỳnh quang cho phép văn phòng nằm xa cửa sổ hơn, nâng tỷ lệ diện tích sử dụng trên mỗi tầng từ khoảng 65% lên tới 80%; làm việc từ xa, Airbnb hay bếp “ma” giúp dùng không gian hiện hữu nhiều giờ hơn. Nhưng các giải pháp này có trần tự nhiên: không thể dùng quá 100% diện tích sàn hay quá 24h/ngày. Xây cao hơn lại mở ra biên độ lớn hơn nhiều; Empire State Building làm diện tích sử dụng trên lô đất của nó tăng gấp 32 lần.
Vậy nên, bài học là nhiều thành phố không cần phát minh công nghệ mới để giàu hơn, năng động hơn và dễ sống hơn. Họ chỉ cần cho phép xây cao ở nơi đất có giá trị nhất, hạ bớt những quy định vượt quá chi phí ngoại tác thật, và để mật độ làm phần việc của nó. Trong cuộc khủng hoảng nhà ở và năng suất đô thị, trái thấp vẫn còn đó. Chúng ta chỉ đang tự dựng trần quá thấp.
shared via worksinprogress,
