膜结构是一种高强柔软的织物，具有较高的抗拉强度，有一定的抗撕裂强度，但其平面内的抗压、抗弯强度几乎为零，抗剪强度也很低，并具有一定的各向异性和材料几何非线性性质，使用时又易发生应力松弛和徐变，因而在分析计算中如何正确地确定膜材料的各项力学参数及本构关系将是一项极其繁琐而又必不可少的事情。
在实际工程应用时，随着膜材料品种的不同，膜中预应力一般在1～8kN/m，即使在最不利荷载工况下，膜中应力值也只是其抗拉强度的1/4～1/8，为简便设计计算，一般可假定膜材料为正交异性的线弹性材料，由弹性力学理论可知，平面应力正交异性弹性材料的本构关系有如下形式。
式中E1、E2、、分别为膜材料经、纬向的弹性模量和泊松比，G12为膜材料的剪切模量。
二、膜材料的物理性能
随着分析理论和设计施工经验的不断成熟和完善，已从众多的现代建筑形式中异军突起，越发地受到人们的青睐，吸引着众多的建筑、结构工程师们来设计建造现代大中小型永久性或半永久性的建筑。同时也对膜材料的物理性能提出了更多的要求。
1.高强度膜结构
膜材料是一种柔性织物，织物内部只有存在一定的应力场，才能获得一定的刚度。因此，对于而言，任何情况下不允许膜中有无应力状态。在高应力状态下，膜材料的抗拉强度越高，膜结构越不易发生徐变和老化；其次，在大跨度中，膜中应力往往较大，且对膜的安全度要求较高，一般在长期荷载作用下，安全系数取６～８，在短期荷载作用下，安全系数取４。安全系数考虑了以下几种不利因素：膜材料本身的强度和弹性常数有较大的变异性；计算假定及计算结果的不精确性；膜材料双向应力测试与实际情况的差异；紫外线照射下膜材的老化；动静力下膜材的疲劳；膜材制作和施工过程中的划伤和折叠等。因此，建筑中的膜材料必须具有较高的抗拉强度及抗撕裂强度。
自洁性就是膜材料本身的防污自洁性能。膜结构由于PVC材料对紫外线的化学不稳定性，尤其在夏日里阳光下，PVC涂层易离析发粘，粘附尘埃，且不易被雨水冲掉，影响观瞻，减少使用寿命。因此，一般建筑用PVC膜材料，在PVC涂层外，再加一层PVF（聚氟乙烯）或PVDF（聚二氟乙烯）或有机硅面层，能有效地改善其自洁性。PTFE膜材料自身则具有很好的防污自洁性能，不需要添加任何面层材料。
隔音
通常建筑位于市区内，膜结构有的建造在最繁华的闹市区，特别是用于音乐、娱乐等大型文化活动场所，人们即不希望外部噪音传入室内，干扰室内活动，也不希望室内声音扩散出去，为此对建筑的隔音提出较高的要求。单层膜隔音仅有10dB左右，因此，单层建筑往往用于对隔音要求不是太高的活动场所，或者通常用巧妙的设计、构造等手段来提高其隔音性能。目前有人提出增加膜材料的质量可提高其隔音性能，但真正能达到令人满意的性能指标，尚需待以时日。
膜建筑作为永久性或半永久性建筑，膜材本身必须应完全满足有关建筑材料防火指标的要求。以日本大国为例：他们早在20世纪80年代就已把成功地应用于诸多大型公共建筑中，膜结构并且玻璃纤维布基涂敷聚四氟乙烯膜材料（PTFE材料）也早已通过了国家防火测试试验，但至今仍没把膜材料作为不燃材料列入国家建筑标准，只是要求针对每个建筑单体膜材通过防火测试，满足要求即可。一般认为PTFE材料是不可燃材料，PVC材料是阻燃材料。
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