随着绿色建筑技术的发展,人们对舒适、健康的天然光环境愈加重视。采用更合理的评价指标指导建筑采光设计对绿色建筑的发展具有重要意义。现有天然采光评价方法中,传统的采光系数指标存在忽视天空状况真实变化,无法纳入朝向、时间、季节等因素的缺陷。近年来该领域引入动态天空模型,运用动态采光评价指标进行办公建筑天然光环境研究,显示出综合全年光气候特征所具有的优势。但在高层住宅建筑室内空间的天然采光评价中,其应用方法与设计流程尚有待深入探讨。本文以寒冷地区的天津市为例,通过研究高层住宅建筑空间形态及材质参量对天然光环境的影响关系,并对光热环境综合作用进行模拟评估,探讨动态天空模型作用下高层住宅建筑空间形态和外窗优化设计策略问题。基于上述背景,本文首先针对寒冷地区高层住宅建筑空间形态参数及光环境现状进行实测调研,选取了典型建筑案例,确定了高层住宅建筑构件及其光学参数阈值范围;通过对典型高层住宅建筑室内光环境的实地测量,将实测值与模拟值进行数值对比,确定天然光环境模拟所需软件设置参数取值,以提高天然光环境模拟结果精确度。其次,基于Grasshopper建模平台,选取Honybee和Daysim软件进行动态采光模拟,采用控制变量法,研究建筑层高、开间进深比、窗台高、建筑层数等建筑空间形态参量对室内天然光环境的影响情况,量化对比动态采光评价指标和静态采光评价指标的特点,提出运用动态采光评价指标进行建筑空间优化设计的流程与策略。最后,针对建筑空间材质的光学参数对室内天然采光效果的影响,耦合Daysim和Energyplus软件进行室内动态采光与建筑能耗模拟;采用控制变量方法,量化对比静态评价指标和动态评价指标用于建筑材质参数优化设计的特点,确定主要参数取值范围。同时针对影响天然采光和建筑能耗的主要因素窗地比和窗墙比,量化分析其对建筑空间光热环境的影响,提出采用动态采光指标作为指导的光热平衡优化设计策略。本文通过将动态采光评价指标运用于寒冷地区高层住宅建筑天然采光设计研究,获得了该类建筑空间形态、材质等因素对天然采光与综合能耗的影响规律,研究成果可在建筑方案设计阶段对天然采光效果预测、修正形态设计及材质参数,优化采光设计方案具有指导作用,并为动态采光评价指标的应用研究提供参考。