21世纪以来,随着我国高速铁路的快速发展,特大型火车站成为各级中心城市建设的重要内容。新建特大型火车站一般采用线上高架式候车,候车厅多为单一大跨度空间,面宽一般100-120米,进深常常达220-240米,纵横双向的大跨度和超规模的容积,在造成单位空间能耗巨大的同时,在运营过程中候车厅的物理环境质量和舒适度问题也愈发显著。在冬夏季,依靠空调系统的调节,室内空气质量难以改善;在春秋过渡季,缺少空调系统的运营,空间的舒适度问题加剧。在这一境况下,在候车厅中植入风井类的通风腔体,借助腔体的空间调节性能,改善候车厅的空间环境质量和舒适度水平,成为绿色建筑设计研究的重要内容之一。论文以北方地区特大型高铁车站调研为基础,分析了候车厅的空间特征和环境问题,论述了自然通风的适宜性;阐释了狭义腔体通风的原理和类型,建立了以温度、风速、CO2浓度为核心的候车厅腔体自然通风评价指标,明确了“典型化模型——参数化实验——定量化方法”的逻辑结构和“空间归类——实验模拟——数理分析”的技术路线。在合理选择实验平台的基础上,基于广泛调研建立的候车厅典型空间模型和基础实验模型,基于客观分析确立的实验边界条件,基于比较分析判定的腔体开口方向,确保了腔体通风明年实验研究的科学性和设计策略提出的可行性。以腔体边长P1、高度P2为形态变量,以长边复制数量P3、短边复制数量P4为布局变量,以开口宽度P5、开口高度P6、开口距地高度P7为构造变量,以候车厅舒适度评价指标平均风速P8、平均温度P9、平均CO2浓度P10为因变量,进行候车厅腔体植入自然通风模拟实验。论文首先在典型化空间基础模型和合理的边界条件、前置条件的工况上,逐一对7个自变量进行了单变量模拟实验,即在6个自变量取实验阈值之中间值的情况下对第7自变量进行参数化模拟实验,进而得出此自变量与舒适度评价指标的实验关联数据,并通过实验数据的回归分析和相关性分析,得出单一自变量与通风目标的数值逻辑关系,进而确定了舒适度指标导控下的腔体自变量合理取值范围;其次,对7个自变量的实验数据组进行筛选抽样和多变量参数化模拟实验,运用多元强制分析、逐步分析,得出多变量与温度、风速、CO2浓度之间多元回归方程,实现舒适度目标的快速预测和控制;运用相关性分析,判定影响舒适度指标的自变量排序;最后,论文基于单变量、多变量实验模拟和自变量、因变量的数值关系分析,从腔体的形态控制、腔体的布局组合、腔体的构造尺度三个层面,针对三项舒适度评价指标提出了自然通风导向下的腔体设计策略。通过参数化模拟实验,揭示了腔体设计变量对候车厅舒适度指标的线性与非线性影响规律。相关性分析确立了腔体变量设计的优选次序,回归分析提供了数学方程式快速目标预测方案,设计策略提供了图示化的定性与定量相结合的绿色设计方法,实现了建筑师视野下绿色设计的基本目标。