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膜材料作为膜结构的灵魂，它的发展与膜结构的技术密切相关、互相促进的。膜的材料分为织物膜材和箔片两类。在薄膜结构中，薄膜既是结构材料，又是建筑材料。作为结构材料。
传统结构为了减小结构的变形就增加结构的抗力；而膜结构是通过改变形状来分散荷载，从而获得小内力增长的。当膜结构在平衡位置附近出现变形时，可产生两种回复力：一个是由几何变形引起的；另一个是由材料应变引起的。通常几何刚度要比弹性刚度大得多，所以要使每一个膜片具有良好的刚度，就应尽量形成负高斯曲面，即沿对角方向分别形成“高点”和“低点”。
“高点”通常是由桅杆来提供的，也许是由于这个原因，有些文献上也把张拉膜结构叫做悬挂膜结构（suspension membrane）。 索作为膜材的弹性边界，将膜材划分为一系列膜片，从而减小了膜材的自由支承长度，使薄膜表面更易形成较大的曲率。有文献指出，膜材的自由支承长度不宜超过15米，且单片膜的覆盖面积不宜大于500平米。此外，索的另一个重要作用就是对桅杆等支承结构提供附加支撑，从而不会因膜材的破损而造成支承结构的倒塌。
膜结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。膜结构应根据建筑物的性质和等级、使用年限、使用功能、结构跨度、防火要求、地区自然条件及膜材的年限等要求进行膜材选用。
膜结构的设计应根据荷载、支承条件、制作加工、施工工况及其它特殊条件进行。膜结构的设计内容包括形状设计、荷载分析、裁剪设计、配件设计、支承结构设计。
张拉膜结构由于具有形象的可塑性和结构方式的高度灵活性、适应性，所以此种方式的应用极其广泛。张拉膜结构又可分为索网式、脊索式等。张拉膜结构体系富于表现力、结构性能强，但造价稍高，施工要求也高。张拉膜结构是建筑结构中新发展起来的一种形式。
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