膜結構的外形是由對其施加的預應力所決定的，不同的預應力將對應不同的外形。這樣，膜結構的設計就打破了傳統(tǒng)的"先建筑，后結構"的做法，要求建筑師要與結構工程師相互配合，共同確定膜結構的外形。膜結構是藝術與技術完美結合的產物：充滿張力自然曲線的空間膜體、高聳的桅桿、堅如射束的根根鋼索、富于機械藝術表現(xiàn)魅力的鋼制大型節(jié)點，都給人以別具一格的藝術感染力。

　　從1955年膜結構的開拓者德國建筑師弗賴。奧托在德國聯(lián)邦花園展示會上建造出第一座張拉膜結構至今，不過短短47年時間。然而，正是在這近半個世紀里，隨著建筑材料科學、計算機科學和施工技術的進步，膜結構建造技術得到了迅速的發(fā)展。

　　早在20世紀七、八十年代，膜結構就已經(jīng)在西方國家中被廣泛應用�？臻g形態(tài)的多樣性和絢麗多姿的夜景效果使膜結構在當今世界范圍內的建筑環(huán)境設計中占有舉足輕重的地位。

　　膜結構使用的膜材是一種強度高、柔韌性好的高分子材料，具有其它常規(guī)膜材（如：極易粘附灰塵和降解老化的遮陽或帳篷用膜材）所無法比擬的諸多優(yōu)點：輕質、柔韌、耐久、防火、透光性好、不易被污染“只有正確表達結構邏輯的建筑才有強大的說服力與表現(xiàn)力”這句話揭示了張拉膜結構的精髓。對于張拉膜結構，任何附加的支撐和修飾都是多余的，其結構本身就是造型；換句話說，不符合結構的造型是不可能的，因為那樣的薄膜不是飄動的就是缺乏穩(wěn)定性的。張拉膜結構的美就在于其“力”與“形”的完美結合。張拉膜結構的基本組成單元通常有：膜材、索與支承結構（桅桿、拱或其他剛性構件）。

　　膜材一種新興的建筑材料，已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎，所以要使膜結構正常工作就必須引入適當?shù)念A張力。此外，要保證膜結構正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲面。傳統(tǒng)結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力；而膜結構是通過改變形狀來分散荷載，從而獲得最小內力增長的。當膜結構在平衡位置附近出現(xiàn)變形時，可產生兩種回復力：一個是由幾何變形引起的；另一個是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多，所以要使每一個膜片具有良好的剛度，就應盡量形成負高斯曲面，即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”�！案唿c”通常是由桅桿來提供的，也許是由于這個原因，有些文獻上也把張拉膜結構叫做懸掛膜結構（suspensionmembrane）。索作為膜材的彈性邊界，將膜材劃分為一系列膜片，從而減小了膜材的自由支承長度，使薄膜表面更易形成較大的曲率。

　　有文獻指出，膜材的自由支承長度不宜超過15米，且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外，索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐，從而保證不會因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。

　　膜結構設計主要包括以下內容：

　　1，初始態(tài)分析：確保生成形狀穩(wěn)定、應力分布均勻的三維平衡曲面，并能夠抵抗各種可能的荷載工況；這是一個反復修正的過程。

　　2，荷載態(tài)分析：張拉膜結構自身重量很輕，僅為鋼結構的1/5，混凝土結構的1/40；因此膜結構對地震力有良好的適應性，而對風的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于目前觀測資料尚少，故對膜結構的設計通常采用安全系數(shù)法。

　　3，主要結構構件尺寸的確定，及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計方法與膜結構不同時，應注意不同設計方法間的系數(shù)轉換。

　　4，連接設計：包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。

　　5，剪裁設計：這一過程應具備必要的試驗數(shù)據(jù)，包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值（應通過雙軸拉伸試驗確定）。

　　膜結構在方案階段需要考慮的問題有：

　　1，預張力的大小及張拉方式；

　　2，根據(jù)控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式；

　　3，考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水（雪）；

　　4，關鍵節(jié)點的設計，以避免應力集中；

　　5，考慮膜材的運輸和吊裝；

　　6，耐久性與防火考慮。

　　在膜結構設計階段所要考慮的要點有：

　　1，保證膜面有足夠的曲率，以獲得較大的剛度和美學效果；

　　2，細化支承結構，以充分表達透明的空間和輕巧的形狀；

　　3，簡化膜與支承結構間的連接節(jié)點，降低現(xiàn)場施工量。

　　膜結構研究的主要問題有：

　　1，找形（Form-finding）或更進一步叫“形態(tài)理論”；

　　2，考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應；

　　3，結構在風荷載作用下的動力穩(wěn)定性；

　　4，裁剪優(yōu)化；

　　5，膜與索及支承結構間的相互作用。