随着新型城镇化的快速推进,人口与产业持续向大城市集聚,导致城市建成面积不断增长,城市能源消耗(简称能耗)总量日益增加而成为社会普遍关注的重要问题。论文以能源性能导向下的城市设计为切入点,以能源性能为导向,关注建筑能耗与城市建成环境的互动机制,推动城市可持续发展。基于国外城市规模的建筑节能最新研究成果,论文以夏热冬冷地区中观尺度的城市形态(城市街区层级的建筑群体)为研究对象,构建三维的城市建筑能耗信息模型,融入量化分析的技术方法,为通过城市形态优化提高能源性能提供科学依据。首先,论文从城市形态学、城市气候学及建筑热工学等相关原理出发,介绍了城市密度、城市肌理和建筑类型等城市形态与能源性能耦合的主要影响因子,剖析了城市形态通过微气候调节对建筑能耗的影响及耦合机制,尝试凝练出若干适应夏热冬冷地区气候特征的城市形态优化与能源性能提升的原则与策略。其次,论文基于能源性能的中观尺度的城市设计理念,提出了相应的城市形态优化设计方法。论文选用Rhino+Grasshopper自动建模平台以及Ladybug+Honeybee性能分析软件作为技术工具,主要涵盖以下四个阶段的设计流程:数据采集与分析、能耗模型构建与校核、形态优化以及最终方案比选。最后,论文以东南大学四牌楼校区为样本,对方法流程的可行性与有效性进行实践检验,具体实验过程如下:(1)对区域内各类数据进行实地调研、分析与简化;(2)整合各类信息数据,构建校区能耗模型,并用实测能耗数据对其展开校核;(3)选择建筑间距系数和垂直布局形式分别作为城市密度和城市肌理的城市形态关键影响因子,在改变建筑布局的前提下,生成12组优化方案,并逐一进行微气候环境模拟;(4)进行多维比较、可视化评估及相关性分析,评析建筑间距系数和垂直布局形式这两个形态影响因子与城市建筑能耗的耦合机制;(5)通过多方案比较,选取建筑间距系数在0.8左右的南高北低布局形式作为最优方案,并总结了一系列城市形态优化及能源性能提升的方法与策略。综上所述,论文依托多学科交叉与协同,初步探索了城市形态与能源性能耦合机制与技术路径,可在前期规划设计阶段有效提高分析的效率和准确度,促进了建筑信息模型在城市尺度的运用,丰富了城市层面的建筑能源性能的分析、比对与优化研究。全文约71000字,图表100余幅。