20世纪末充气结构建筑发展到了一个新的高度。这种新型建筑结构采用特殊的织物膜材,并以气压增强结构刚度。轻质灵活,易于建造与运输的特点使得充气结构成为大跨建筑屋面和临时建筑的最佳选择,长期以来被应用于这些领域。随着以提升能效为目标的响应型建筑立面系统在建筑领域的广泛应用,对先进立面系统的研究成为一种趋势,而充气结构提供了一种新的技术解决方案。响应型立面系统中应用的充气结构可更有效地实现灵活调节和能效提升的双重目标,比如轻质模块化,经济灵活的充气式模块可产生高效的遮阳和光扩散效果,非常适合用于响应型立面的遮阳系统。本论文系统研究了充气结构和环境响应型立面系统的发展历程,应用现状和未来前景,提出了一种具有聚氯乙烯（PVC）膜的充气结构遮阳模块的环境响应型立面系统的技术概念及原型设计方案,并通过虚拟模型进行设计概念的探索和深化。研究中利用Rhino平台和Grasshopper插件进行虚拟模型建模,并基于Kangaroo插件进行了交互式物理变化模拟,对设计方案中真实充气过程的物理变化进行了仿真研究。接下来本论文中对这种充气结构遮阳模块立面系统对建筑能耗和天然采光的影响进行了模拟研究,验证了其对建筑节能的有效性。模拟中采用Radiance光环境模拟引擎中的Gen-BSDF生成双向散射分布函数（Bidirectional Scattering Distribution Function,BSDF）,并采用Grasshopper插件Honeybee控制Radiance光环境模拟引擎和Energy Plus能耗模拟引擎协同,进行三阶段的天然采光和能耗模拟,并应用多准则决策矩阵得到这种充气结构遮阳模块立面系统最佳的年运行模式。通过本论文的研究可以得出这种采用织物膜材的充气结构遮阳模块环境响应型立面系统可显著降低建筑制冷负荷的同时保证建筑内部的天然采光。本研究也证明了开发新型协同技术方案可有利于充气结构和响应型立面系统的发展。此外,本论文中通过织物膜材热工和采光性能的综合性能研究和应用方案设计,也可为更多特殊结构在环境响应型立面系统中高效而人性化地应用提供借鉴。