生成设计作为建筑与环境、空间、功能、建构及艺术之间的新媒介,对建筑及城市设计中复杂问题的处理具有很好的适用性和发展潜力,极大的拓展了设计途径,其在建筑领域被广泛应用,是研究和应用的热点。如何运用这种方法,在哪些方面进行应用,对建筑领域能够带来哪些成果是目前生成设计方法研究中所面临的重要课题。建筑生成设计包含众多生成理论及方法,在设计时,需要对其选择和整合。本研究以生成理论和方法为基础,以丘陵地区环境特征下的湖南住宅为对象,旨在研究不同设计条件和要求下,如何将这些理论及方法运用到设计中去,并由此发展出新的设计方法和策略。在本研究中,建立了生成设计过程,运用数理知识编程并建立模型,使得整个生成过程成为可能,并依据不同的设计需求,提供了不同的设计方法。这些设计方法,不仅可以应用于丘陵地区的湖南住宅,还可以不同程度地适用于其他研究对象,具有很强的理论意义和实践意义。研究内容主要包括：(1)综合分析了湖南丘陵地区太阳辐射、风场、日照时长和地形等环境特征,从生成设计理论与方法的形成、演变及发展,概述了遗传算法生成设计、自组织生成设计、复杂适应性系统生成设计及智能系统生成设计等典型生成设计方法,为基于丘陵环境特征条件下的湖南住宅生成设计提供了研究基础。(2)对湖南丘陵地区太阳辐射总量在建筑墙面分布进行了分析,按照遗传算法的生成步骤,提炼出住宅原型,转化为计算机可识别的输入数据和函数模型,并选取体形系数和套型面积优化函数为适应度函数。在预先设定的生成规则下,将约束条件转化为生成对象,得到了135个生成结果。初步筛选出6种平面参考方案,并对其中一个进行后续深化,经计算其体型系数约为0.30。此生成设计方法能在短时间内生成大量方案,并将体形系数控制在设定范围内,对降低住宅能耗具有重要作用。(3)提取了5种集合住宅户型的原型,以每户集合住宅都能共享院落空间且院落利用率最大化为前提,制定了相应生成规则。通过计算机程序,对院落与住宅的空间构成进行优化组合的生成设计,确定了适合于山丘各个部位的住宅院落的开口方向。之后,对所生成的体量模型进行优化和深化。生成的住宅及院落模型可以改善高层小户型住宅的居住感受与居住环境,使多户住宅同时共享一个空中院落,并可以通过计算机程序优化院落所占建筑总面积,控制其所占总建筑面积的比例或使其利用率最大化。(4)以长沙地区为例,从年度变化和季节变化两个方面,对1987-2013年日照环境特征进行了统计分析,得出了年度变化的趋势。同时,对日照间距、日照时数与朝向的关系进行了分析。根据长沙地区日照环境数据,制定了相应的复杂适应性系日照影响模型。通过太阳高度角和太阳方位角,在计算机技术的辅助下,建立日照影响模型。并对每个适应系统单元进行程序编码,将该编码转化为计算机可识别、可操作和可输出的图形,并设定了7个生成规则。生成了在满足地块各项指标的情况下日照时数最大化的住区规划模型。(5)基于湖南丘陵地区地形环境特征,探讨了住宅与地形的双向适应关系。应用智能系统生成设计,重点研究了满足湖南丘陵地区地形特征的住宅适应性布局与布置。通过将湖南丘陵地形数字化,建立地形高度和坡度等地形条件与住宅形态的关联函数,应用智能系统生成设计方法,实现了适合湖南丘陵地区地形特点的住宅布局及设计的优化。