自我国体育强国建设纲领颁布以来,人民群众的体育运动参与程度也越来越高,中小城市体育馆也随之进入建设活跃期。体育馆不再只承担比赛训练的功能,还要为市民休闲健身提供室内场地。但往往体育馆的能耗巨大,尤其是空调采暖能耗和照明能耗。造成大量能耗的原因有许多,其中很重要的原因是在形体和表皮设计过程中忽略了对光热性能的优化,致使体育馆过度依赖设备才能维持室内的光热环境。这也反映了目前体育馆设计过程中缺失了对室内健康环境的塑造。人工设备虽然可以维持光热环境,但被动式设计为使用者所带来的生理和心理的影响是人工设备无可替代的。论文基于笔者参与的兴平文体中心的体育馆项目,思考如何在提供合理的运动健身场地的同时,根据室外环境条件及室内使用者的不同活动需求,通过对建筑形体与表皮的设计优化来塑造室内健康环境,从而提升其光热性能降低耗能。为保证设计和优化的合理性,对国内36个中小型体育馆案例进行调研分析,并学习总结形体和表皮响应光热性能的理论方法。本文研究主要从形体和表皮两个部分展开。在形体设计阶段,首先对调研案例的坐席排布方式、占地形状、空间高度等5个方面进行统计分析,明确形体设计的影响因素;其次据此基础进行多个形体方案设计;然后基于室外光热环境和通风潜力确定比选目标的标准,对多个方案的热性能量化结果进行比选确定形体方案;最后据此形体再根据通风条件寻求表皮开窗的位置范围。在表皮设计阶段,首先通过对案例的屋盖结构、表皮围护结构等5个方面进行统计分析,明确体育馆表皮设计的影响因素;其次确定兴平体育馆表皮设计和开窗的控制变量;再分析室内不同活动需求,确定光热优化目标的标准;最后进行多目标寻优实验,分析得出各界面的开窗排布方式和窗地比,确定表皮设计方案。本文的设计优化是基于相关计算机模拟,文中对其模拟流程和方法也做出简要介绍。通过Rhino+GH平台进行参数化建模,在Ladybug+Honeybee+butterfly环境性能模拟平台进行模拟,最后应用Octopus模块完成多目标寻优。研究验证了光热性能导向下,中小型体育馆形体和表皮设计优化的可行性,提出了基于光热性能的形体设计多目标比选和表皮设计多目标优化的方法和流程,为中小型体育馆设计提供一些参考。