由于膜材的基層材料是由纖維按經緯方向編織而成，材料屬正交異性，膜材受力時表現出明顯的非線性，這些力學特性的存在也就決定了膜結構設計的復雜性。膜結構的設計是在確定結構平面形狀，尺寸，進行三維造型，確定凈空體量與各控制點座標，選定結構形式與膜材類型的基礎上進行找形分析(即找出膜面的合理形狀，使之既能滿足建筑給定的邊界約束條件，又能承受外荷載作用)，荷載分析(確定結構內力與變形，確定索，膜初始預張力)與裁剪分析(即將二維材料恰當裁剪通過張拉形成所需要的三維空間曲面)。找形分析時可通過幾何分析法(適用于簡單外形)，物理模型法(皂膜比擬法)與數值分析法(動力松弛法，力密度法，很小曲面法等)確定結構初始平衡形狀。