膜構造(まくこうぞう、membrane structure)は、その材料によって分類した場合の建築構造の一つ。専ら引張材である膜材料とその他の圧縮部材を組み合わせて構成するという手法であり、主な形式として吊構造(サスペンション構造)・骨組膜構造・空気膜構造(エアサポート構造、ニューマチック構造) がある。博覧会のパビリオン・倉庫・ショッピングモール・競技場・駅舎（ホーム上屋含む）などに使われ、特に大空間を持つ建築物でその利点を発揮する。
歴史

布や皮革などの膜状の部材をロープで吊ったり、骨組に張り付けたりして雨露をしのぐという行為自体は、古来よりテント・天幕という形で世界各地にみられたものである。しかし、これが建築学や構造力学の文脈で扱われるようになったのはごく最近、20世紀以降のことであった。それまで学問として扱われてきた建築物は、硬く、頑丈なものばかりであった。

膜構造を本格的な構造形式として確立した人物として、建築家フライ・オットーが挙げられる。20世紀後半、彼は石鹸の膜を使った実験などを重ねながら、軽やかで大らかな建築物を設計していった。「建築物」として評価され、用いられるようになった膜構造は、煉瓦や鋼やコンクリートなどで工夫を重ねて実現してきた大スパン架構への、ひとつの新しい解となった。特に、100m以上のスパンを柱なしで飛ばすことのできる技術として、競技場の屋根などに好んで用いられる。
分類

膜構造の建築物には、以下のような形式がある。膜は引張のみに効く部材であり、膜単独で構造を成り立たせることは不可能である。膜に柱・骨組・内気などの圧縮部材を組み合わせることになる。なお、以下のように厳密に分類できるとは限らない。空気膜構造の形態でありながら骨組を持つもの、マストで吊ったものなど、これらの複合構造も存在する。
吊構造

サスペンション(suspension)構造ともいう。マスト等を立ててケーブルを張り、膜材料を上方から吊るという、「テント」のような構造。重力を自然に感じさせるしなやかな曲面を生かした意匠が実現可能である。剛強な壁などの上に屋根をかけるものもある一方、博覧会の広場や鉄道駅の屋根、競技場のスタンドのように、剛強な構造をもたず自由な出入りの可能なものもある。その他にも設営の容易さを生かした仮設倉庫やイベント会場 (テントに近い) といった具合に、用途は広い。ミュンヘン・オリンピックの競技場および公園 (設計:フライ・オットー) などの例がある。
※なお、「吊構造」自体は膜以外の材料にも使われる構造形態であり、その例として代々木第一体育館(設計:丹下健三)がある。
骨組膜構造

鉄骨造・木造などの骨組を作って膜を張る。「提灯」をイメージすると良いだろう。北京オリンピックの水泳競技用スタジアム「北京国家水泳センター」(「水立方」の愛称で呼ばれる)は、鋼製のフレームに半透明の膜を張って膨らませ、水泡に包まれたような空間を創出している。簡易な骨組に膜を張り付けた鉄道駅の上屋・競技場のキャノピーなどの例も多くみられる。
空気膜構造

エアサポート(air-supported)構造、ニューマチック(pneumatic)構造ともいう。膜材料または膜材料および補強ケーブルで屋根を構成し、屋内の気圧を外よりわずかに高くすることによって支持する、もしくは、二層の膜をキルティング状に膨らませ、中の空気と合わせて剛性を持った壁のように扱う、見た目は大きな「風船」のような形状。しかし、風船は空気を充填して栓をする密閉型の構造であることに対し、この構造は送風機等で常時空気を膜内に供給し膜内の気圧を維持するという、風船とは明らかに違うものである。この構造で用いる材料には、とくに気密性が要求される。広大な無柱空間をつくれるため、特に屋内競技場の屋根として好んで用いられる。内外圧力差で屋根を持ち上げる形式には東京ドーム(日本・東京)、剛性を持った壁として用いた形式にはアリアンツ・アレナ(ドイツ・ミュンヘン)などの例がある。
材質

材質は主に人工繊維であり、ガラス繊維・ポリエステル繊維膜などさまざまな種類が使われている。ただし、これらの材料単独では紫外線曝露などにより劣化が生じる。恒久的に使用される建築物の場合は、特に耐候性を重視して合成樹脂 (ポリ塩化ビニル樹脂、4フッ化エチレン樹脂等) で繊維をコーティングした コーテッドファブリックを用いる。耐用年数としてはポリ塩化ビニル樹脂製のコーテッドファブリックの方が短い。その一方で4フッ化エチレンコーテッドファブリックは、アメリカでは40年間弱の長期にわたり耐候性を維持している事例もある。

構造を維持するために求められるのは引張強度である。その他の性能として防水性・耐火性などが要求されるほか、透光性の材料を用いる場合は、紫外線のカットなどを考慮する必要があり、空気膜構造では特に、構造上、気密性が重要となる。
特徴メトロドームの屋根