膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括形狀確定、荷載分析和裁剪分析三大方面。

1、膜結(jié)構(gòu)的形狀確定

（1）給定預(yù)應(yīng)力分布的形狀確定問(wèn)題：預(yù)先假定膜結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的分布情況，再根據(jù)受力合理或經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行分析計(jì)算，得到膜的初始幾何狀態(tài)。

（2）給定幾何邊界條件的形狀確定問(wèn)題：預(yù)先確定膜結(jié)構(gòu)的幾何邊界條件，然后計(jì)算分析預(yù)應(yīng)力分布和空間形狀。

常用的計(jì)算機(jī)找形方法有：力密度法、動(dòng)力松弛法、有限元法。

2、膜結(jié)構(gòu)的荷載分析

膜結(jié)構(gòu)的荷載分析是在形狀分析所得到的外形與初始應(yīng)力分布的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，檢查結(jié)構(gòu)在各種荷載組合下的強(qiáng)度、剛度是否滿足預(yù)定要求的過(guò)程。膜結(jié)構(gòu)的荷載分析基本上都采用非線性有限元法，即將結(jié)構(gòu)離散為單元和結(jié)點(diǎn)，單元與單元通過(guò)結(jié)點(diǎn)相連，外荷載作用在結(jié)點(diǎn)上，通過(guò)建立結(jié)點(diǎn)的平衡方程，獲得求解。

3、膜結(jié)構(gòu)的裁剪分析

裁剪分析就是將由找形得到并經(jīng)荷載分析復(fù)核的空間曲面，轉(zhuǎn)換成無(wú)應(yīng)力的平面下料圖。裁剪分析包含三個(gè)步驟：

（1）空間膜面剖分成空間膜條

膜結(jié)構(gòu)是通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)表現(xiàn)造型，空間膜面在剖分成膜條時(shí)，要充分考慮膜條的邊線即熱合縫對(duì)美觀的影響；同時(shí)膜材是正交異性材料，為使其受力性能最佳，應(yīng)保證織物的經(jīng)、緯方向與曲面上的主應(yīng)力方向盡可能一致；此外，用料最省、縫線最短，也是進(jìn)行膜面剖分必須考慮的因素。

（2）空間膜條展開(kāi)成平面膜片

空間膜條展開(kāi)成平面膜片，即將膜條的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二維數(shù)據(jù)，采用幾何方法，簡(jiǎn)單可行。但如果膜條本身是個(gè)不可展曲面，就得將膜條再剖分成多個(gè)單元，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵湔归_(kāi)。此展開(kāi)過(guò)程是近似的，為保證相鄰單元拼接協(xié)調(diào)，展開(kāi)時(shí)要使得單元邊長(zhǎng)的變化為極小。

（3）應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)

從應(yīng)力狀態(tài)到無(wú)應(yīng)力狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，即釋放預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。膜結(jié)構(gòu)是在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下工作的，而平面膜材的下料是在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，為確定膜材的下料圖，需對(duì)膜片釋放預(yù)應(yīng)力，并進(jìn)行應(yīng)變補(bǔ)償。這里的補(bǔ)償實(shí)際上是縮減，在此基礎(chǔ)上加上熱合縫的寬度。