气囊膜结构作为膜结构的一种形式,具有自重轻、施工快、造型美观、跨越能力强、抗震性能好等其他结构不可比拟的优点。随着自身技术的完善以及新型膜材ETFE的出现,其在实际项目中的应用也逐渐广泛起来。同国外相比,我国气囊膜发展起步较晚,在很多地方存在不足。但随着理论的完备、技术的提高、经验的积累、建筑需求的上升,气囊膜结构在中国一定有广阔的发展前景。本文首先介绍了气囊膜结构的发展历史、基础理论及相关有限元法推导。应用上海交通大学研究开发的索膜结构分析软件SMCAD,对一些典型气囊膜结构进行找形分析与荷载分析。归纳气囊膜在找形过程中初始气压、索膜预应力、索网布置形式、边界条件等因素的影响,讨论收敛性问题;总结气囊膜结构受雪荷载、风荷载作用下结构的传力规律及力学性能变化,并对工程设计提出建议。国家体育场在取消原先开合式屋盖之后,带来了如何防雨的新问题。本文提出气囊膜结构与钢结构相结合的方式,利用气囊膜结构自重小、跨度大、施工快及造型美观的特点,在原钢结构开口位置安装气囊膜结构,既解决了“鸟巢防雨问题”,同时只对原钢结构的设计产生较小影响。通过软件分析与结构试验,对比安装气囊膜前后钢结构内力、变形、模态等力学性能变化,讨论方案的可行性。通过试验结果与计算结果的对比,检验分析理论的正确性、程序(SMCAD)的可靠性,同时讨论产生误差的原因,对气囊膜结构设计、施工过程中一些处理、构造方法以及应当注意的问题提出观点。