由于膜材的基层材料是由纤维按经纬方向编织而成，材料属正交异性，膜材受力时表现出明显的非线性，这些力学特性的存在也就决定了膜结构设计的复杂性。膜结构的设计是在确定结构平面形状，尺寸，进行三维造型，确定净空体量与各控制点座标，选定结构形式与膜材类型的基础上进行找形分析(即找出膜面的合理形状，使之既能满足建筑给定的边界约束条件，又能承受外荷载作用)，荷载分析(确定结构内力与变形，确定索，膜初始预张力)与裁剪分析(即将二维材料恰当裁剪通过张拉形成所需要的三维空间曲面)。找形分析时可通过几何分析法(适用于简单外形)，物理模型法(皂膜比拟法)与数值分析法(动力松弛法，力密度法，很小曲面法等)确定结构初始平衡形状。