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古老的膜結構在公元前幾千年就已經出現，較早是由天然枝條和獸皮搭成的帳篷(Pavilion)，然后發展到由鐵木和帆布制作成各種各樣的形狀。但是，從歐洲古羅馬帝國、中國漢朝時代到十九世紀末，膜結構幾乎處于一個停滯發展的階段。直到第二次工業革命,化學工業和工程力學迅速發展，高分子合成材料技術得到大力改進，膜材料擺脫茹毛飲血的狀況,現代膜結構才開始蓬勃發展。另外，兩次世界大戰也加快了膜結構的發展。
1917年美國蘭徹斯特建議利用新發明的電力鼓風機將膜布吹脹，作野戰醫院，但沒有真正成為使用的產品。1946年，一位名為貝爾德的人為美國軍方做了一個直徑 15m圓形充氣的雷達罩，由此而衍生出了新的膜結構工業產業。受人注目的是1967年Frei Otto設計的加拿大蒙特利爾博覽會上的西德館，其以輕質透明有機織片作為頂部結構，開了膜結構商業化的先河。1970年日本大阪萬國博覽會上一座氣承式膜結構的擬橢圓形美國館（尺寸140×83.5m），首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物，這是世界上個大跨度的膜結構。以后，膜結構象雨后春筍，迅速發展。
