奥运场馆“水立方”的出现,使人们认识了ETFE气枕结构。ETFE气枕作为一种新型的建筑围护结构,有轻质、透光、耐火性好等诸多优点。但是ETFE气枕结构没有现行的技术规范和依据来指导设计。本文以此为背景,对这种新型的气枕结构的力学性能和蒙皮效应进行了分析研究。论文先回顾了充气膜结构的发展,膜材的发展,分析了膜结构三种数值分析方法的优缺点。在气枕结构找形时,提出了两个关键因素,预应力和内压。总结了气枕结构在ANSYS中找形的一般规律,并对正三角形,矩形,正六边形气枕结构进行了初始形态的找形。利用壳体的无矩理论,对圆形和四边形充气膜找形进行了理论推导。接着以矩形气枕结构为例,编制了计算气枕结构体积的MATLAB程序。计算了矩形气枕结构在7种荷载工况下的变形和膜面的应力分布,对此种结构受力的特点有了直观的认识。进行了气枕结构的参数分析研究,得到了膜面应力和矢高、膜厚、矢跨比之间的关系。对实际工程给出了气枕结构合理的膜厚、矢跨比,并对不同跨度的气枕给出了充压建议值。对气枕结构的边缘杆件受力特点进行了分析,得出了初始态和荷载态下边缘杆件的受力特点。对有ETFE气枕结构的钢框架和纯钢框的抗侧刚度、前六阶模态振型进行了计算分析。最后,进行了ETFE气枕模型的找形、充气加压和加载实验。得到了膜面应力和矢高,与模拟的结果进行了对比分析,得到了满意的结果。