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ETFE薄膜是气枕式膜结构最为常用的覆面材料。通过向两层或多层边缘热合封闭的ETFE薄膜内充气而形成的结构称为ETFE气枕。20世纪80年代，ETFE气枕首次作为围护结构被用于植物温室改造。随着建造技术和材料工艺的发展，ETFE气枕开始应用于体育场馆和展览馆等大型建筑工程中。作为一种新型围护结构，目前国内外关于ETFE气枕的研究报道较少。近年来，随着国家游泳中心等一批气枕式膜结构工程的建设，国内学者展开了ETFE气枕的数值模拟和试验研究。
形态分析是ETFE气枕荷载分析的前提，文献首先在小弹性模量下寻找等应力曲面，然后在正常弹性模量下施加内压得到ETFE气枕的最终形态。张建等则提出了一种先小弹性模量下找形，然后超大弹性模量下找态的两阶段形态分析方法。荷载分析中，应准确考虑内充气体的影响。已有研究中通常将内充气体视为可变压力，将求解内充气体体积和压力的子程序与有限元分析软件ANSYS相结合，以考虑内压变化的影响。尽管该方法实现了对ETFE气枕荷载分析的有效模拟，但由于需要自编程序以计算内压，操作复杂；此外，上述方法忽略了内充气体的质量效应，不宜用于气枕动力分析。
为了验证数值模拟方法的正确性，学者们展开了ETFE气枕的形态测试和加载测试，采用的测试手段包括全站仪、位移计、刻线法及数字摄影测量技术等。由于已有测试多采用缩尺模型，初始缺陷和边界效应影响显著。为了方便测量和降低误差，试验中往往使气枕的内压远高于正常值，但这不利于获得ETFE气枕的真实力学性能。且已有试验主要测试荷载作用下的膜面变形，尚没有对气枕内压进行详细测量。此外，已有试验研究主要为ETFE气枕的静力测试，气枕动力特性测试鲜有涉及。ETFE气枕属于轻柔结构，动力测试时采用传统加速度传感器会产生附加质量和附加刚度，且不易安装，这对测试设备和技术提出了更高要求。
在航天领域，国内外学者对航天器中的充气膜结构进行了大量动力测试，使用的传感器主要为智能材料加速度计和激光位移计。前者质量较轻，但由于需要连接导线，仍会对充气膜结构的动力特性造成一定影响；后者采用非接触式测量技术，不产生附加质量，但对测试距离和角度有更为严格的要求。然而，由于ETFE气枕在几何形式、材料类型、设计载荷及使用环境等方面与航天器中的充气结构有较大差异，故无法直接引用航天领域的研究成果。为此，设计并制作了1个足尺ETFE气枕模型，旨在通过形态测试、加载测试及自由振动测试研究 ETFE气枕的静、动力性能，验证数值模拟方法的准确性和适用性，为ETFE气枕的设计和分析提供参考。
测试模型为正六边形ETFE气枕，边长为2m。按设计规定，正六边形气枕的跨度L定义为其内切圆直径。经计算，模型跨度为3.464m。气枕上、下层膜面按照等矢高设计，矢跨比取8%。由于裁剪膜材焊接及安装后膜面矢高会较理论值有所减小(模型矢高减小约5%) ，为保证气枕充气后矢高仍满足设计要求，文中用于膜材裁剪的找形分析结果略高于理论值。气枕膜材选用透明ETFE膜，厚度为250μm，密度1750kg/m2，切线弹性模量830MPa。气枕的固定底座高1m，由焊接成整体的六边形钢梁和4根支柱组成。钢梁采用100mm×200mm方钢管型材，支柱采用直径100mm圆钢管型材，壁厚均为4.5mm。
ETFE气枕部分的加工及底座钢构件切割在工厂完成，模型的整体装配及焊接在实验室现场进行。气枕上、下层膜面均由3片ETFE薄膜热合而成，各设置两道平行焊缝。采用微型电动气泵充气至内压为300Pa并检测气枕矢高和褶皱程度是否符合设计要求(矢高误差1%内，膜面绝大部分光滑无褶皱)。
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