随着我国经济的不断发展和人民生活水平的提高,能源供需关系日益紧张,为有效减少能源消耗,实施节能环保的能源方案成为十四五时期需要考虑的重要问题。建筑业在各行各业中的能源消耗比例不断上升,因此进行建筑节能设计具有重要意义,研究以寒冷地区办公建筑为对象展开探索,对建筑表皮进行优化以实现可持续发展,研究主要涵盖以下几个方面:首先,文章对于办公建筑的类型以及表皮形式进行了详细的调研与分析,确定了所要研究的建筑类型和表皮形式,同时对于研究对象涉及到的建筑参量取值范围和表皮形态参量取值范围进行了系统的调研,得到了建筑和表皮的参量优化区间,使得整个优化过程满足实际情况,可以进行实际项目的应用。其次,文章对于建筑和表皮展开了优化,重点在建筑表皮优化上,这个过程中使用了参数化建模、性能模拟、机器学习、多目标优化以及目标决策等多项技术。其中参数化建模部分依托建筑形态模型,通过对于四边进行等距划分得到等距点,将点进行移动成线,线挤出后成面,面推出后可以成体,形成矩形镶嵌型的建筑表皮,东南西北四个面进行单独建模,实现各朝向表皮模型独立控制。性能模拟部分对每一个方位进行单独模拟,为了进行有效运算,实验中将模拟对象划分为4个光热分区,四个区域以交通核为上边形成一个梯形,分别进行采光和室内热舒适进行模拟。机器学习部分和多目标优化部分针对最为常用的有监督机器学习预测模型SVM支持向量机、ANN神经网络以及BP神经网络进行比较,找到了精度高、速度快、适应性强的预测模型,并使用多目标优化对训练出出的模型进行优化,代替了常规情况下的直接优化。目标决策部分使用了决策工具筛选出了优化方案,并最终给出最优方案。最后,针对已完成的优化实验针对性的对预测模型选择、表皮参量设计以及性能目标优化提出了对应策略,并以实际项目为依托使用构建完成的方法、流程展开实践,验证了流程与方法的可行性和有效性,与原始方案进行对比,展示了方法的技术优势,将表皮进行应用,得到了理想的性能指标。研究适应了当下绿色建筑的发展趋势,结合寒冷地区的突出问题,得到了性能驱动下的建筑表皮设计方法,采用计算机模拟优化工具、机器学习方法和决策方法,通过实践证明了其正确性和可行性,特别是对于寒冷地区的办公建筑表皮设计,提出了设计策略,以最大程度地节约能源、改善光热环境,这些策略可以为该类型建筑的表皮设计提供指导,并为实现可持续发展做出贡献。同时构建出平台一体化操作流程,在Grasshopper平台中构建出集建模-模拟-预测-优化于一体的操作流程,解决了多平台协作效率低、问题多等弊端,将机器学习预测模型整合进Grasshopper平台中,最大限度消除了平台壁垒,提升了优化效率。