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张拉式膜结构以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中导入张力以达安定的形式。除了可实践具有创意、创新且美观的造型外,也是最能展现膜结构精神的构造形式。近年来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材料构成钢索网来支撑上部膜材的形式。其施工精度要求高，结构性能强，且具丰富的表现力。
充气膜结构有单层、双层、气肋式三种形式，充气膜结构一般需要长期不间断地能源供应。低拱、大跨建筑中的单层充气膜结构是封闭的空间，并保特一定的室内外气压差。充气结构，又名"充气膜结构",是指在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空气后而形成房屋的结构。充气式结构又可分为气承式膜结构和气胀式膜结构（或叫气肋式膜结构)。充气结构主要有气承式和气囊式两种结构形式:气承式结构是直接用单层薄膜作为屋面和外墙，将周边锚固在圈梁或地梁上。气囊中的气压为室外气压的2～7倍，故是一种高压体系。气承式膜结构（索膜结构）是通过压力控制系统向建筑物内充气，使室内外保持一定的压力差，使覆盖膜体受到上浮力，并产生一定的预张应力，以体系的刚度。室内设置空压自动调节系统，来及时地调整室内外气压，以适应外部荷载的变化。由于跨中不需要支撑，因此适用于超大跨度的建筑，一般用于大型体育馆。
充气膜结构作为用皮膜覆盖空气的方法,具有多种优点,但也有缺点。大的问题是维护管理。简而言之,此结构在建筑物存在期间,需要时时刻刻用送风器进行鼓气。相对于平常情况,在积雪时和暴风时,许多的空气穹顶需要增加室内气压。并且,需要有应对偶尔停电的机制。近年,这种转换大多是自动进行,为了确保如通常情况那样进行转换,需要不断地维护管理,经济负担可观。因此,对于不使用充气的膜结构的需要,自古以来就源源不。对不使用充气的膜面施加张力的方法,从古代就已经开始,如杂技团的帐篷。用柱子顶起底部固定的膜面顶部,在马鞍形曲面的边界之间张拉膜面等,这些对膜施加预应力的方法,在目前还是普遍的方法(被称为悬置膜)。与充气膜结构相比,以这种方法形成的膜造型更有鲜明的紧绷感。
气肋式膜结构建筑，通过在主肋管间设置连接管，将多个主肋管连接为一体，形成有刚性的“气肋架构”，该“气肋架构”成为建筑的主要受力构件，配合“气肋架构”外覆盖的顶棚布及保温材料，就构成了传统建筑中的受力构建与围护结构，形成新颖的气肋式膜结构，这种结构具有自支撑，使用风机加压搭建，无需基础，硬件连接和拉索等优良特性。气枕式膜结构也是靠膜面内外压差来承载的。气枕及其组合可用作屋面或立面等围护结构。为了使气枕屋顶具有良好的透光性和保温性，一般采用ETFE膜。可在气枕内部增加内膜以减少气体的对流，从而提高其保温性。