摘要
在大力提倡绿色建筑的行业背景与人工智能蓬勃发展的时代背景下，建筑表皮形态正由传统、静态、高能耗模式向未来、自适应、低能耗方向转变。自适应表皮与传统静态表皮相比具有“时空四维特性”，设计过程需考虑自适应表皮随时间变化造成的性能目标时序性。因此较静态表皮而言需更多的指标表征相关性能，导致设计参数和性能目标数量增加。这种高维多目标优化设计任务，对设计师的多学科交叉知识体系的掌握、多目标优化设计方法和工具的应用以及高维解集的决策均提出了更高的要求。传统以性能模拟结果为导向的建筑表皮多目标优化设计方法存在费时长、效率低等问题，很难解决性能驱动建筑自适应表皮形态设计的大空间、高维求解难题。此外既有建筑表皮设计工具及建筑性能模拟工具是基于静态建筑立面所研发，均未考虑自适应表皮的时空四维特性。且设计阶段缺乏体系化的自适应表皮形态设计流程支持，缺乏易上手的设计工具支持，缺乏高效的高维解集决策支持。 为了解决上述问题，本文首先梳理了国内外相关研究，并总结了既有建筑自适应表皮形态设计研究瓶颈以及面向自适应表皮形态设计的突破方向。梳理并举例阐述建筑自适应表皮形态设计相关理论基础，研究制定了基于性能驱动的建筑自适应表皮形态设计流程，解决了建筑自适应表皮形态设计时序性带来的高维求解与决策难的问题。构建了建筑自适应表皮形态性能驱动设计平台,为该设计方法提供系统的工具支撑，促进本方法在自适应表皮形态设计阶段的应用。最后本文应用提出的设计方法和设计平台，以哈尔滨某异形办公建筑为依托展开实践验证，优化了照度过量面积百分比平均数（Ave-OAP）、照度不足面积百分比平均数（Ave-PAP）、照度过量面积百分比标准差（Std Dev-OAP）、照度不足面积百分比标准差（Std Dev-PAP）、日光眩光概率平均数（Ave-DGP）、日光眩光概率标准差（Std Dev-DGP）以及表皮累计形变量（CM）等性能目标，并通过三步降维决策选择了最终自适应表皮形态方案。 实践结果证明，本研究提出的建筑自适应表皮形态性能驱动设计方法规范建筑自适应表皮形态设计流程，提高表皮形态设计的逻辑性和科学性。同时通过该方法设计的建筑自适应表皮能提升建筑室内有效照度水平等多项建筑性能。此外本研究开发的建筑自适应表皮形态性能驱动设计平台，能助力本方法的应用和推广，对建筑表皮朝向智能化、生态化发展有着重要意义。
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