现代建筑已发展成为拥有诸多部分组合而成的复杂综合体,但传统建筑设计方法与运行策略研究常采用分而治之的解决方案,易产生短板效应。系统科学的发展,以及统计学、计算机科学等相关学科的进步,为建筑研究转向关注建筑的系统性、协同性提供了基础。本文立足于建筑技术科学学科,以零能耗建筑（Zero Energy Building,ZEB）为研究对象;以应用人工智能技术提高ZEB整体性能为总体出发点;以建筑能耗与室内环境舒适度相互影响机理、建筑主被技术整合为研究方向;以实现高性能运行ZEB为研究目标,展开如下研究工作:理论篇,将系统科学与建筑技术科学相结合,研究系统建筑技术科学一般理论。其中重点阐述了建筑系统中结构、围护、室内、设备4个子系统一体化,以及建筑空间、室内热环境、室内光环境、室内声环境、室内空气品质、建筑完整性6项性能及其优化的相关理论。方法篇,研究智能零能耗建筑系统（Intelligent Zero Energy Building System,i ZEBS）一体化与性能优化。首先在实地调研,以及综合分析ZEB与建筑智能化技术的基础上,提出了i ZEBS概念模型。其次,通过研究构成i ZEBS的两个子系统,即建筑能源系统与室内环境系统的基础上,基于多智能体技术,采用混合式结构与分层管理技术构建了i ZEBS体系结构。最后,应用基于计算智能的建筑性能优化技术,确立了以室内空气温度、相对湿度、照度与二氧化碳浓度为优化变量,以应用理想点法与线性加权和法构建的室内综合环境品质函数,与应用建筑性能模拟与统计分析方法构建的建筑能耗函数为优化目标,以实现能源平衡与符合建筑室内环境舒适与健康标准为约束条件,构建i ZEBS多目标优化模型。案例篇,以天津大学ZEB实验平台为案例,通过Design Builder模拟与SPSS分析得到案例建筑能耗目标函数,应用Matlab编制了多目标粒子群优化计算程序,求得Pareto最优解,验证了优化方法的可行性与有效性。以及基于优化结果提出了案例建筑室内环境动态管理与实时控制策略,开发了用户图形界面。本文创新性地提出系统建筑技术科学一般理论,重新定义ZEB;并提出一套基于多智能体技术与多目标优化技术的i ZEBS一体化与性能优化方法;且将该方法应用于案例建筑,提出了案例建筑室内环境动态管理与实时控制策略。可为建筑学学科全面发展与高性能ZEB实践提供重要理论基础与关键技术支持。