膜結構形狀的多樣性，曲面存在著無限的可能性。對于氣承式空氣膜結構來說，充氣之后的曲面主要是圓球面或圓柱面，可能沒有太多的選擇余地。而對于以索或骨架支承的膜結構，其曲面就可以隨著建筑師的想象力而任意變化。

膜結構形狀的千變?nèi)f化突出地表現(xiàn)在歷年各國舉行的博覽會上。在這些博覽會上，大大小小的展覽館，無不以新穎奇特的造型來吸引觀眾，而膜結構就能用來達到這樣的目的。

例如1985年在日本茨城縣舉行的國際科學技術博覽會，入口就是以五顏六色的膜材構成的拱形大門。在眾多的展覽館中膜結構尤為奪目，象火鳥館以鋼梁與索組成的骨架支承扁平的凹凸屋面。

美國館以高聳的桅桿懸掛銀白色的屋面。電力館以中央塔架懸吊25個尖頂帳篷，夜晚通過燈光的反射宛如燃燒的火焰。其他象在候車亭、電話亭、走廊、廁所上也都出現(xiàn)了用膜材構成形式各異的建筑小品，蔚為大觀。

就形狀而言，對建筑師說來是至關重要的。采用一般結構的建筑物，其形狀往往是先由建筑師確定。膜結構則不同，首先它的變形比一般結構要大一些，其次它的形狀是在施工過程中逐步形成的，有一個形狀確定的問題，需要結構工程師的參與。要確定在初始荷載下結構的初始形狀，即結構體系在膜自重（有時還有索）與預應力作用下的平衡位置。在初步設計階段，先按建筑要求設定大致的幾何外形，然后對膜面施加預應力使之承受張力，其形狀也相應改變，經(jīng)過不斷調(diào)整預應力，最后就可得到理想的幾何外形和應力分布狀態(tài)。

懸索結構中的索網(wǎng)與膜結構一樣也有形狀確定問題，象1968年蒙特利爾博覽會的德國館和1972年慕尼黑奧運會主體育場都有特殊的形狀需要確定，當時只有借助于縮尺模型來解決。早期的膜結構也往往采用這個方法，材料從最簡單的肥皂膜，一直到織物或鋼絲。由于在小比例模型上測量的誤差尚不足以保證曲面幾何形的正確性，故對足尺的建筑外形只能起參考作用。但這還不失為一種有效的手段，能為設計者提供一個直觀的形象。隨著計算機技術的不斷進步，膜結構的形狀就更多地依靠計算機來確定。在膜結構設計理論中還出現(xiàn)了專門的研究課題——“找形”（formfinding）。為了尋求合理的幾何外形，這個過程通過計算機的幾次迭代，就可確定膜結構的初始形狀。

膜結構設計打破了傳統(tǒng)的“先建筑、后結構”做法，要求建筑設計與結構設計緊密結合。在設計過程中，建筑師和結構工程師要坐在一起確定建筑物的形狀，并進行必要的計算分析。這時，所設計建筑物的平面形狀、立面要求、支點設置、材料類型和預應力大小都將成為互相制約的因素，一個完美的設計也就是上述矛盾統(tǒng)一的結果。

膜結構形狀的多樣性體現(xiàn)在其可以呈現(xiàn)多種不同的幾何形態(tài)和曲面形狀。這主要得益于膜材料的柔性和可塑性，以及膜結構的設計靈活性。以下是一些常見的膜結構形狀及其特點：

1. 拱支式（Arch Supported Shape）：這種膜結構以拱為膜材提供連續(xù)的支承點，結構平面多為圓形或近似橢圓形。當跨度較大時，常在中間拱與下部邊緣構件之間布置正交索網(wǎng)。

2. 脊谷式（Wave Shape）：脊谷式膜結構是在兩高點之間布置相互平行的脊索、在兩低點之間布置谷索，高低相間，曲面呈波浪形。脊索和谷索之間的膜面形成負高斯曲率曲面。當結構跨度較大或荷載較大時，還可在脊索和谷索之間適當布置一些橫向的加強索。脊谷式膜結構的結構平面多呈矩形。

3. 鞍形（Saddle Shape）：鞍形曲面由四個不共面的角點和連接角點的邊緣構件圍合而成，是典型的互反曲面形式。在這四個角點中，通常有兩個對角點為高點（HP），另兩個為低點（LP）。矢跨比是控制鞍形曲面形狀的重要參數(shù)。

4. 傘形（Conical Shape）：傘形膜結構也是常見的張拉膜結構形式之一。傘形曲面還可以倒置，呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。

此外，膜結構還可以根據(jù)設計需求和空間要求，創(chuàng)造出豐富多樣的曲線、曲面和空間形態(tài)，如單曲面結構（如錐形、穹頂形、雙曲面形等）、雙曲面結構以及復合結構（將薄膜材料與其他材料結合使用）。

膜結構形狀的多樣性不僅為建筑設計提供了更多的創(chuàng)意空間，也使得膜結構建筑能夠更好地適應不同的環(huán)境和功能需求。同時，膜結構的透光性和采光性、快速施工和可拆裝性等特點也使得其在現(xiàn)代建筑領域中得到越來越廣泛的應用。