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充气式膜结构主要包括气囊式结构和气承式结构两种形式。

气囊式结构：将空气充入到不同形式的薄膜气囊中，形成类似于拱、柱、梁、板等形式的单一的基本构件，并与其它形式的结构或者全部由气囊组合成建筑整体。为形成一定的刚性，这种结构的气囊气压常为大气压的2～7倍。


1970年日本大阪世博会富士馆模型——作为结构构件的充气拱 ©建材U选

令人印象最为深刻的全气囊式结构是1970年日本大阪世博会富士馆，多个条形充气囊固定于地面形成拱形，利用拱的受力原理承受自身荷载及屋面荷载。现实中的以气囊为主体结构的实际应用除了儿童游乐区的充气城堡外极为少见，大部分所见的气囊结构为附属于主体结构、仅仅支承自身荷载及稳定性的ETFE薄膜气囊。由于有较厚的密封空气层，气囊的热工性能好。


气囊作为建筑外围护材料的丹麦Aarhus大学植物园的可持续温室 ©Quintin Lake

气承式结构：将单层薄膜或气囊组合的周边锚固在圈梁或地梁上，内部充气后形成圆筒状、球状或其他形状的建筑物。这种结构室内外气压差较小，仅需支承膜材及可能的雨雪荷载即可，室内气压常为室外大气压的1.001～1.003倍。由于受力更为合理，这种结构跨度可达百米以上，甚至可以形成几个足球场大的无柱空间。为保持内外压力差减少气体外漏，出入口需设置气闸空间。为减小薄膜拉力、增大结构跨度，膜材外侧还可设置辅助的索网。

现实中，气承式膜结构在国内作为大跨度体育健身馆最为常见。


常见的气承式充气膜结构体育健身场馆 ©建材U选

相对于常见的刚性结构，气承式式膜结构整体来说施工简便快捷，综合成本低，更适合移动的、重复使用的、临时的大跨度空间。为维持充气膜内外的空气压力差，需经常以风机等补气。

在2011年日本遭受大地震和海啸袭击的两年后（2013年），著名艺术家Anish Kapoor和著名建筑师矶崎新合作设计的一个可移动充气音乐厅——Ark Nova（新星方舟）落成，它将充气膜（PVC膜）建筑艺术化，突破了常见的、更追求功能化应用的气承式膜结构的单一形式，创造出令人意想不到的室内外空间形式。


室外全景 © Lucerne Festival Ark Nova 2013


室内空间 © Lucerne Festival Ark Nova 2013


室内空间 © Lucerne Festival Ark Nova 2013


体块示意图 ©Ark Nova


功能布置形式示意图1 ©Ark Nova


功能布置形式示意图3 ©Ark Nova


功能布置形式示意图3 ©Ark Nova

这个移动音乐厅高18米，宽30米，长36米，约可容纳500-600人（音乐会功能时），配有必要的舞台和音响设备，充气膜泄完气后可以折叠起来并装载在卡车上，根据演出安排将其带到不同的地点重新搭建。移动音乐厅可以举办各种音乐、表演、艺术、展览等活动。迄今为止，Ark Nova已巡演了日本松岛、仙台、福岛、东京等地。