随着ETFE气枕结构作为国家游泳中心的外围护系统在我国首次应用，其诸多特点和突出优势得到认识和验证，推动了ETFE充气膜结构在我国建筑领域的应用和发展，使其作为新型建筑围护体系相继出现在广州南站和大连体育场等大型大跨空间结构中。然而，在建筑技术高速发展的今天，相比于张拉膜结构，我国对ETFE充气膜结构的认识与研究还相对缺乏，亦没有正式的气枕结构系统规范，其应用还处于比较初级的阶段。既有的膜结构找形与和荷载分析方法主要有力密度法、动力松弛法和非线性有限元法，而气枕结构的分析研究又以非线性有限元法为主。气枕作为柔性结构在荷载作用下必然产生大变形大转动，刚体位移与弹性变形共存，表现出很强的几何非线性，传统有限元在处理此类问题时有较多限制。向量式有限元是以向量力学为理论基础并结合数值计算被提出的一种新颖的结构行为分析方法，其能有效处理机构运动、弹塑性、大变形、大变位、断裂、碰撞以及倒塌等强非线性问题或不连续行为，表现出很强的适应性。基于以上研究背景本文将向量式有限元引入到气枕结构的找形与和荷载分析，探讨了向量式有限元法处理气枕结构问题的可行性与有效性。论文先详细概括了膜结构三阶段分析及比较了既有三种数值分析方法。通过推导最为简单的杆单元理论公式，引出并较为详细地阐明了向量式有限元的基本原理和分析步骤，编制了杆单元计算程序分析了桁架静力和机构运动问题，并用于索网结构的找形分析，验证了向量式有限元杆单元公式和程序的可行性和准确性。进一步推导了向量式有限元三节点三角形常应变膜单元理论公式，编制了膜单元计算程序，通过模拟气囊充气问题验证了膜单元公式以及所编程序的可行性与有效性。将向量式有限元膜单元理论应用于气枕结构的找形分析，完善计算程序，阐明分析步骤，对正三角形、矩形及正六边形气枕结构进行了找形分析，并与ANSYS结果对比分析，充分验证了用向量式有限元方法于气枕结构找形的适用性与有效性。在找形分析基础上，将向量式有限元进一步应用于气枕结构的荷载分析，选取矩形气枕分析了5种常见荷载工况下的静力行为，与ANSYS结果对比分析，验证了向量式有限元方法用于气枕结构荷载分析的可行性与有效性。