近年来,伴随我国全民健身事业的不断推进,全民健身中心开始在各地涌现。作为一种全新的体育建筑类型,全民健身中心的功能强调群众参与性、弱化观演性,建筑内部多个大空间立体叠加组合。空间布局的高度紧凑性降低了全民健身中心内部空间与外界环境接触的机会,由此导致对空调系统的普遍依赖,而适宜季节内的自然通风则有助于缓解空调系统运行能耗的巨大压力。在全民健身中心的各类设计因素中,空间形态作为建筑与环境的交互媒介,对气流具有重要的调控与引导作用。因此,亟待针对全民健身中心的空间特殊性与低成本运营要求,开展自然通风性能导向下的空间形态研究。本研究旨在整合各层级空间形态要素构建全民健身中心的自然通风系统,探索空间形态参数对自然通风性能的影响规律,进而建立基于预测模型的快速优化方法,对空间形态参数的最优组合方式展开搜索。对我国全民健身设施的发展动因和全民健身中心的基本特质进行解析,在此基础上从必要性、可行性及气候潜力3方面出发,对全民健身中心与自然通风之间的关联性进行分析。对全国范围内48座典型全民健身中心进行调研分析,提取空间形态特征;对典型全民健身中心展开现场测试,获取室内风环境特征。从自然通风降温、改善空气品质和运动项目要求3方面出发,提取空气温度、空气龄和风速作为全民健身中心自然通风性能评价目标。以此目标为导向,围绕空间形态要素对自然通风性能的作用机制展开深入研究。从进风口、形体空间、竖向腔体、出风口4个层级出发,对影响全民健身中心自然通风的空间形态要素进行分类解析。基于形态学分析方法,系统整合全民健身中心4个层级的空间形态要素,经过整体建筑的单元分区、形态要素的分区植入、分区系统的整合重构等一系列操作流程,建构整体的自然通风系统。结合全民健身中心的典型案例展开实践探讨,验证自然通风系统的建构流程在方案设计阶段的有效性。采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）数值模拟的方法,对全民健身中心自然通风系统的几何控制参数展开模拟分析。基于调研统计数据建立基础实验模型,提取4个层级空间形态要素的15个基本几何控制参数构建参数化模型,采用Flunet软件对空气温度、空气龄和风速值进行批量计算。采用控制变量分组实验对几何参数展开局部敏感性分析,探索单一参数变化对自然通风性能的影响趋势和作用规律;采用参数相关性方法展开全局敏感性分析,探索多个参数同时变化时对自然通风性能的影响,计算各几何参数的敏感性指标。为了实现自然通风性能导向下的全民健身中心空间形态快速优化,结合响应面方法建立自然通风性能预测模型,用以替代流程复杂、计算耗时的CFD数值模拟,采用遗传算法调用响应面模型展开多目标优化,并快速获取优化解集,从而为方案阶段空间形态设计决策的制定提供有效支持。同时,搭建各功能模块协同工作的优化平台,开发易于操作的人机交互界面。结合敏感性分析和多目标优化结果,提出基于自然通风性能的全民健身中心空间形态设计策略。研究建立了基于形态学分析方法的全民健身中心自然通风系统建构流程,揭示了空间形态参数对自然通风性能的影响规律,并确定了参数的敏感性指标。在此基础上构建了基于响应面的自然通风优化模型,实现了自然通风性能导向下全民健身中心空间形态的快速优化,并提出了空间形态的设计策略。本研究能够充实大空间体育建筑自然通风设计的方法体系,更新建筑自然通风性能优化的流程和方法,有助于实现全民健身中心的低成本可持续运营。