随着膜结构建筑的日益增多，膜材料已成为继砖石、木材、钢材、混凝土和玻璃之后的第六大建筑材料。本文从试验研究与理论分析出发，对PVC膜材料在双轴拉伸作用下的力学性能进行了系统研究。 鉴于目前国内精密的双轴拉伸设备较少，因此关于膜材料在双轴拉伸作用下性能的研究相对缺乏。上海大学力学实验中心引进了德国Zwick公司制造的Zwick/Roell-Z010双轴拉伸设备，为木文试验的开展进行提供了条件。 首先进行了PVC膜材料的单轴拉伸试验，为双轴试验提供了所需的应力水平强度等参数。为了掌握膜材料在双轴拉伸作用下的力学性能，本文对试件形式、加载方案和数据采集方法进行了设计，并对两种PVC膜材料进行了7种应力比下的双轴拉伸试验，研究了不同应力比对PVC膜材料力学性能的影响。本次试验为进行PVC膜材料在双轴拉伸作用下力学性能的理论分析获取了大量试验数据。 在双轴拉伸作用下，PVC膜材料具有明显的非线性、正交异性和非弹性的性能：通过对滞回曲线的研究，得到了膜材料的变形特性及卸载特性；为了模拟试验研究中整个应力-应变的反应过程，建立了膜材料在双轴拉伸作用下应力-应变的新模型，即考虑经纬向应力比的R-σ-ε方程；研究了膜材料在双轴拉伸作用下的弹性模量，提出了分别考虑找形阶段和受力阶段的两阶段双模量模型，并与现有模型进行对比分析，验证了此模型的有效性；推导了双轴拉伸作用下经纬向应变之间的关系(泊松比)，结合试验所得的变形特性，就经纬向应力比R≤0.5时，经向弹性模量为负这一现象作了分析说明。 膜结构建筑在大气环境中受阳光、温度、水汽等因素的影响，将产生老化现象。针对这一问题，本文设计了室内人工老化试验，提出了模量修正系数，导出了以紫外光辐射能为变量的人工老化与自然老化试验之间的相关方程，使得能以人工老化的结果预测自然老化的结果。 结合本文上述试验和研究所得的一些相关的PVC膜材料的力学参数，使用PVC膜材料对上海火车站风雨篷进行了试设计。在用Ansys进行膜结构设计时，详细说明在找形设计阶段和荷载设计阶段的具体步骤，对于选取不同参数所得结果，予以分析对比。