随着社会的发展,回归自然已成为体育场馆和各种文化建筑的重要发展趋势,开合屋盖结构(Retractable Roof Structure)的出现完美地实现了这一功能,使建筑的功能得到了进一步加强。作为一种新兴的结构类型,它融合了各式各样的奇思妙想,径向开合屋盖结构(Radial Retractable Roof Structure)是由多角单元(Generalised Angulated Element)构成的一种新的开合屋盖结构概念体系。与传统的开合结构相比,构思独特,形式新颖,应用前景广泛。本文建立了多角单元可动的几何方程,证明了任意多折杆件,若满足径向开启条件,那么杆件上的所有节点共圆,设圆为S,则在杆件运动过程中,S的圆周始终通过径线的交点。引入极坐标系研究径向开合屋盖结构的运动轨迹,提出了使用S圆心的极角描述单个杆件运动状态的方法。推导了杆件任意节点的位置表达式,对已知杆件的确定的节点,节点的极径只和S圆心的极角相关。在位置表达式的基础上推导了速度、加速度的表达式。利用本文提出的这三个表达式,可求出杆件上任意节点的运动参数,并且互相转换,使之可以快速计算结构的运动规律。本文将平面极坐标系下的结果推广到柱坐标系,研究了在柱坐标系下建立三维的径向开合屋盖结构的方法,并且提出了一种改进的三维空间径向开合屋盖结构。在此基础上,从建筑工程设计角度出发,建立了新的设计流程,包括杆件设计、结构参数计算、支撑结构的选择与设计。作为算例,设计了一个直径20m,外观类似旗忠网球中心的小型开合屋盖结构。本文最后采用Pro/ENGINEER软件对算例结构进行建模,使用MECHANISM/Pro模块完成机构装配和添加驱动,调用ADAMS求解器,进行机构动态仿真。首先验证了算例结构具有单自由度,节点可以沿径向开合的性质。然后设置了两种屋盖开合驱动装置,分别对两个方案进行了研究,得到了两种驱动的运动学规律,进行比较分析。