膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和切割的四個(gè)要素主要包括圖形設(shè)計(jì)、初始平衡形狀分析、載荷分析和切割分析。

1. 通過圖形設(shè)計(jì)確定建筑的平面形狀、尺寸、三維形狀和凈空體積，確定各控制點(diǎn)的坐標(biāo)和結(jié)構(gòu)形式，選擇膜材料和施工方案。

2.初始平衡形分析就是所謂的找形分析。由于膜材料本身不具有抗壓、抗彎剛度，抗剪強(qiáng)度很差，需要通過膜表面曲率和膜內(nèi)預(yù)應(yīng)力來提高膜的剛度和穩(wěn)定性。對于膜結(jié)構(gòu)而言，此時(shí)不存在無應(yīng)力狀態(tài)，因此在一定的邊界條件和一定的預(yù)應(yīng)力條件下，膜的曲面形狀須滿足力學(xué)平衡，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行荷載分析和切削分析。目前，膜結(jié)構(gòu)的找形分析方法主要有動(dòng)力松弛法、力密度法和有限元法。

3.膜結(jié)構(gòu)所考慮的荷載一般為風(fēng)荷載和雪荷載。膜材料在荷載作用下變形較大，且隨著形狀的變化，荷載分布也發(fā)生變化。因此，為了準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力，采用幾何非線性方法。荷載分析的另一個(gè)目的是確定索和膜的初始預(yù)緊力。在外加荷載作用下，一個(gè)方向的應(yīng)力加大，另一個(gè)方向的應(yīng)力減小。這要求初始拉應(yīng)力施加到在不利載荷下應(yīng)力不降為零的程度，即無褶皺。由于膜材料相對較軟，固有振動(dòng)頻率很低，在風(fēng)荷載作用下很容易產(chǎn)生風(fēng)振，導(dǎo)致膜材料的破壞。對受力構(gòu)件的強(qiáng)度要求也很高，增加了施工安裝的難度。因此，初始預(yù)應(yīng)力應(yīng)通過荷載計(jì)算來確定。

4.切割分析——通過找形分析形成的膜結(jié)構(gòu)，通常是一個(gè)三維不可膨脹的空間表面。如何對二維材料進(jìn)行切割和拉伸，形成所需的三維空間曲面，是整個(gè)膜結(jié)構(gòu)工程中關(guān)鍵的問題。問題，這是作物分析的主要內(nèi)容。