自18世纪工业革命以来,世界性的社会生产力得到了飞速地发展,与此同时,城市化进程进一步提升,城市已成为人类生活的主要场所。然而在城市化进程中也产生了一系列问题:全球大气环境整体变暖、能源损耗严重、绿色自然环境遭到不同程度的破坏、城市区域出现热岛效应等。伴随着20世纪60年代产生的石油危机、计算机数据模拟技术的日趋完善,参数化设计应运而生,人们越来越重视可持续发展理念与绿色城市设计,以期营造舒适的生活环境,满足节能减耗的社会能源需求,并最终满足人们日益增长物质文化需求。基于气候适应性的中观城市形态生成机理与方法研究利用参数化设计平台,进行性能驱动模拟,通过多目标自动优化技术,旨在提供一个设计前期量化形态因子与评价因子的决策区间,具有包容性的城市设计方法。创造良好的室外舒适度环境,节约能源,一定程度上缓解城市与自然之间的矛盾。目前,关于气候适应性的城市形态生成机理与方法研究,国内外多集中在较为宏观的层级与微观层级,宏观层级多以“自上而下”的定性判断为主,涉及数据量化处理的多为地理空间领域。微观层级多为“聚焦分类”的类型研究为主,集中在建筑单体与单一街道尺度。中观层级的城市整体形态生成机理与方法研究和以多目标自动寻优导向的性能驱动设计尚不多见。基于此,此次研究以夏热冬冷地区为研究区域,以期通过多目标自动优化的性能驱动设计缓解冬夏两季较为矛盾的室外舒适性、能耗与经济效应。首先,针对气候适应性特点,梳理有关基础理论,归纳总结夏热冬冷地区定性判断的设计策略与经验。在研究尺度上,界定研究层级,凝练总结区域城市层级、中观片区层级、微观地段层级的尺度特点。在此基础上,引入日照包络体理论与自生长程序,提出“加减法城市”设计方法,其中,日照包络体理论为“减法城市”设计方法基础,自生长程序为“加法城市”设计方法基础。其次,在技术方式中,引入参数化性能驱动优化与多目标自动寻优技术。其中参数化平台为Rhino Grasshopper,可以视为软件集成平台;性能驱动优化依靠Grasshopper的插件Ladybug与Butterfly进行模拟计算;自动寻优与评级过程通过Wallacei插件实现。通过SPSS平台进行行关联性与多重线性回归数据分析。再次,在理论与技术的基础上,设置“减法城市”与“加法城市”理想实验模型,验证气候适应性的中观层级城市形态生成机理与方法。通过对“减法城市”与“加法城市”各自750次的计算处理、数据统计、结果分析,揭示了形态因子与目标因子的关联性关系,划分了针对一级目标因子有影响的一级形态因子的影响层级,并给出具体形态、目标因子决策数值区间。最后,总结出适应夏热冬冷地区气候适应性的形态生成机理与方法,及其优势和局限性,并对未来发展做出了进一步展望。全文约140,000字,图227例,表72例。