膜結構起源于20世紀中期，21世紀成為最具代表性的建筑形式之一，代表案例包括北京奧運會“水立方”、國家大劇院等。它是由高強度柔性薄膜材料(如PVC、PTFE、ETFE)與輔助支撐體系(鋼索、鋼架或氣壓系統)結合，通過預張應力形成穩定空間曲面的一種建筑結構形式。其打破了傳統直線建筑風格，以曲面造型實現剛柔并濟的美學效果。主要分為‌充氣膜結構‌(靠氣壓差維持形態)和‌張拉膜結構‌(靠索網與支柱施加預應力)兩大類。它的受力原理是通過預應力張拉使膜材產生張力，形成穩定曲面，抵抗外部荷載(如風、雪、自重)。

　　膜結構應用領域廣泛，其中就包含建筑領域、景觀與商業、工業與環保，以及其他場景。在建筑領域中，主要包含體育場館(如北京奧運會 “水立方”(ETFE 膜結構)、上海八萬人體育場看臺罩棚)文化設施(博物館、劇場的異形屋頂，如廣州大劇院膜結構外立面)、交通樞紐(機場航站樓、地鐵站出入口，如深圳寶安機場T3航站樓)。在景觀與商業中，常見的有公園涼亭、步行街遮陽棚、藝術裝置、商場入口雨棚、展覽展廳臨時建筑等。在工業與環保中，主要包含工業倉儲中大跨度膜結構倉庫(耐候性強，施工周期短)，環保工程中污水池加蓋(防異味擴散，膜材耐腐蝕)、垃圾填埋場覆蓋等。在其他場景中，多見于臨時性建筑，如演唱會舞臺頂棚、救災帳篷，農業領域方面，有溫室大棚(透光性好，調節溫濕度)等。

　　膜結構在設計與施工方面有諸多要點。首先是設計關鍵環節，其中包含力學分析，通過有限元軟件(如ANSYS)計算膜面張力分布，確保荷載下不產生褶皺或撕裂;找形設計，根據建筑造型需求，確定膜面初始形態(如馬鞍形、雙曲面)，需兼顧受力合理性;剪裁設計是將三維膜面展開為二維裁剪片，考慮材料熱脹冷縮及張拉后的變形量(誤差需控制在1%以內)。然后是施工流程方面，其中包含基礎與支架安裝，也就是澆筑混凝土基礎，安裝鋼結構骨架或索網;膜材的加工，其是在工廠按裁剪圖焊接膜片(熱熔焊接或高頻焊接)，進行水密性測試;現場張拉是將膜材吊裝到位，通過鋼索或千斤頂逐步張拉至設計預應力值;細節處理是密封邊緣接縫，安裝排水槽、檢修通道等附屬設施。最后必須要兼顧的是安全與技術難點，需考慮風荷載下的膜面振動(如設置減震裝置)，還有防火要求，膜材需達到B1級以上防火標準(如PTFE膜材為不燃材料)。

　　膜結構相較于傳統的建筑特點優勢有很多。如其‌大跨度無柱空間‌，自重輕(僅為傳統建材的1/30)，可通過預應力索網或氣壓系統實現百米級無支撐覆蓋，創造開闊的無遮擋空間，顯著提升空間利用率;其藝術造型自由‌，可突破傳統直線建筑限制，以曲面形態融合造型學與色彩學，可塑造任意曲線造型，兼具結構受力美感與現代藝術表現力;還有膜材的透光節能性‌，使其透光率達90%以上，白天減少照明能耗，夜間配合燈光形成景觀照明，降低長期運營成本;其還具有自潔性，表面防護涂層通過雨水自然沖刷保持清潔，減少維護需求;安全性‌也有保障，其阻燃材料滿足防火標準，柔性結構抗震抗風性強，極端天氣下穩定性高;PTFE膜材壽命超30年，耐候性適應多種氣候環境，擁有超高的耐久性;膜結構在‌建造與環保效率也有極大優勢，其施工便捷‌，膜材與鋼結構工廠預制，現場組裝縮短工期30%-50%;材料可循環利用‌，ETFE等材料可回收，符合綠色建筑標準;由于其短期建筑成本較低，且透光性節約長期能源消耗，大跨度設計可減少立柱和基礎造價，其具有超高的經濟性。

　　膜結構的結構類型細分下有骨架式、張拉式、充氣式和復合式四種結構形式。其中骨架式膜結構是以鋼框架、鋁合金框架或其他剛性結構(如桁架、網架)作為骨架，膜材覆蓋在骨架上，通過連接件固定，它的受力方式主要是膜材，膜材主要承受自重及外部荷載(如風、雪)，骨架承擔主要的抗彎、抗壓荷載，其造型特點是骨架造型決定膜面形態，多為規則幾何形狀(如拱、傘形)，膜面平整度高，適合對造型精度要求較高的場景，適用于中小型建筑(如商業設施、景觀小品)、體育館看臺、收費站等，對跨度要求不高時經濟性較好;張拉式膜結構是由膜材、鋼索和支柱(或錨點)共同組成，通過張拉鋼索在膜材中引入預張力，形成穩定的曲面結構，它的受力方式是利用膜材的抗拉性能和鋼索的張力平衡外部荷載，結構整體呈柔性狀態，可通過調整張力分布實現復雜造型，它的造型特點是其膜面可形成自由曲面(如馬鞍形、雙曲面)，造型輕盈靈動，富有藝術感，是大跨度建筑的首選類型，其類型也可細分為索穹頂(Cable Dome)和脊谷式(Ridge and Valley)，索穹頂是以環形鋼索和徑向鋼索構成索網，膜材覆蓋其上，典型案例為美國丹佛國際機場航站樓，脊谷式是通過脊索和谷索形成高低起伏的膜面，如上海八萬人體育場罩棚;張拉式膜結構適用于大型體育場館(如奧運會場館)、展覽館、機場航站樓等大跨度公共建筑;充氣式膜結構(Inflatable Membrane Structure)的結構特點是依靠室內外氣壓差(充氣)使膜材膨脹形成結構剛度，分為氣壓式和氣承式兩種，其中氣壓(Inflatable Tube Structure)事物原理是通過向膜材制成的管狀構件內充氣，形成剛性骨架，再組合成整體結構(如充氣拱門)，氣承式(Air-supported Structure)的原理是將膜材固定于建筑周邊，通過持續送風使室內氣壓高于室外(通常壓差約10-30Pa)，膜面在氣壓作用下向上隆起，形成大跨度無柱空間，氣壓差是其主要支撐力，膜材僅承受拉力，無需額外骨架，適用于臨時建筑(如展覽大棚、體育訓練館)、倉儲空間等，施工速度快，但需持續供氣，維護成本較高(如北京奧運會沙灘排球場曾采用氣承式結構);最后是復合式膜結構(Composite Membrane Structure)也是最不常見的結構類型，它的結構特點是將上述兩種或多種結構形式結合，如 “骨架 + 張拉”“張拉 + 充氣”，兼具不同結構的優勢，部分大跨度場館以剛性骨架作為主要支撐，局部采用張拉索膜優化造型，或在氣承式結構中加入鋼索增強穩定性。

　　膜結構具有長遠的、可持續性的發展趨勢。其新材料的研發有納米涂層膜材(提升自潔性與耐候性)，光伏膜材(集成太陽能電池，實現建筑發電)，智能化應用可結合傳感器監測膜面應力，實時調整預應力。BIM技術全程優化設計與施工流程。綠色環保方向，加大可回收膜材(如熱塑性ETFE)的推廣。還有與生態建筑結合(如透光膜結構溫室與垂直綠化結合)等。‌