对于气枕式膜结构的设计，常采用专业膜结构设计软件 EASY 或 3D3S 膜结构模块完成，而对于复杂结构需要进行有限元分析时常采用 ANSYS 软件。.常用的膜结构设计软件为德国 Technet GmbH 的有限元软件 EASY( 图 9) ，具有快速、灵活、可靠的特点，具有找形、膜面分析、裁剪、充气结构分析、膜与支承结构协同分析等多个模块。
在经过膜结构基本体系和方案选择后，气枕式膜结构的设计主要包括整体构造 、初始形态的 找 形 、裁剪设计 、荷载分析 、充气系统的设计 。由于气枕式膜结构常常作为屋面系统，多数会伴随天沟设计，即防水排水设计。
首先利用膜结构设计软件对膜结构气枕的初始形态进行找形 ，包括矢高 、形状 、大小 、曲面等，通常需要结合建筑要求 、荷载情况以及主体结构的情况来进行设计。在气枕设计中，首先需要确定一个合理的曲面 。为确保在外荷载作用下结构性态良好，常采用力平衡找形方法如动力松弛法 、力密度法等来建立曲面; 平衡曲面可用多种方法确定，如动力松弛法 、力 密度法等，不同的方法各有利弊 。但总体而言，力密度法在业内被认为是.合理和.灵活的找形技术 。
ETFE 膜是超弹性材料，为了检核评估其在外荷载作用下的特性，针对 ETFE
膜结构变形的特点，必须进行几何非线性结构分析，按照承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
由于气枕膜面为三维曲面，故对于单张平面 ETFE 膜材，无法直接成形，故需要对平面膜材进行三维裁剪设计，再对裁剪片进行热合，以达到设计曲面的要求 。通过膜结构设计软件可以直接进行裁剪设计，得到不同的裁剪片 。
气枕式膜结构荷载根据规范合理取值 ，主要考虑恒荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、 气枕内压以及温度荷载。其中恒荷载为 ETFE 膜材自重，通常很轻，可以忽略，且气枕通常不允许上面有人，故活荷载也可不考虑。
此外，气枕与主体结构的连接需要设计与验算，工程中常常采用铝合金夹具对气枕边界进行固定，然后将铝合金夹具连接在天沟处或主体结构。对于充气系统的设计，需要根据气枕的容积配置合适的供气机，且需要留有安全储备，即若某台供气机发生故障，其它供气机仍可满足整个结构的供气要求。每台供气系统一般都配有压力感应器，以监控气枕的内压，随时可对气枕内压进行自动调节。
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