在大阪世博会，盖格公司成功地向世人推出气撑式膜结构的新设计技术，而受到建筑工程界一致认可后，又面临所使用的膜结构膜材料问题。这种膜材只有7年— 8年的寿命，在太阳紫外线及风、雨的交互作用下，膜布会变得硬脆、破裂，而失去结构性能。只有使用好的膜布材料，才能使这种大跨距的屋顶，成为永久性的建筑。正在此时，美国福特基金会下属的教育设施实验室给盖格公司一笔资金，用来开发此种永久性的建筑膜。在盖格公司领导下，同美国的杜邦公司、康宁玻纤公司、贝尔德建筑公司、化纤织布公，五家共同开发永久性的结构膜。产品很顺利地就制成了，化纤公司将康宁公司提供的玻璃纤维，先集成线再织成布纱，经过矽胶浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特氟隆溶液中，使坯布两面皆有均匀的特氟隆涂层，永久性的PTFE膜正式诞生。经过加速气候实验，其物理稳定性确定后，盖格公司又设计各种结构配件及确定设计程序，以建造不同性质的膜结构。堪萨斯城的建筑师约翰·西弗率先使用此产品，在加州的拉·弗恩建了一座学生活动中心，另外，几平同时即1973年在圣太·克罗拉的加州分校办建了一座气撑游泳馆（活动屋顶）及学生活动中心，从此永久性膜结构便正式在美国风行。
1．关于膜结构
一般钢结构屋顶，是由桥梁支撑屋面板，上面覆盖防水、隔热层，这些屋面材料皆不承受结构力。但膜结构中的膜本身就承受活荷载包括风压、温度应力等，膜既是覆盖物，亦是结构的一部分。
以材质分类，膜结构有以下两种：
1）平面不织膜：由各种塑料，在加热液化状态下挤出的膜，它有不同厚度、透明度及颜色，最通用的是聚乙烯膜。亦有以聚乙烯和聚氯乙烯热熔后制成的复合膜，其抗紫外线及自洁性强，且使用年限可从7年延长到15年，此种膜因张力强度不大，而自跨度不大，属于半结构性的膜材。
2）织布合成膜：以聚酯丝织成的市心，双面涂以PVC树脂，再用热熔法覆盖上一层聚氟乙烯膜，制成复合膜，使用年限从 7年延长到15年。因布心的张力强度较大可以使用于多种的张啦力型结构，跨度可达8m－10m，在美、日、法等国皆生产多种品牌。
2．几种膜结构
与上述结构膜结合的结构大约有下述几类:
1）纯钢拱形结构
采用传统的梁柱系统，屋顶为圆拱式，柱梁间距一般为8m左右。
2）混凝土结构主体加钢拱
以上两种最简单的膜结构，依平面的形状，如方形、菱形等，可有许多变化，拱的间距依使用的膜材强度、设计荷载、风力等确定。
3）混凝土主体结构加钢索
脊素为上弯，位于膜布下面，谷索为下弯，位于膜上面。两种钢索的弯向相反张拉后造成相反方向的垂直力，使膜市受到垂直方向的张力，膜布中水平方向的张力直接张拉形成。
4）混凝土主体结构加钢柱
5）张拉式帐篷膜结构
6）大型（跨度在200m以上）气撑式膜结构
用扁钢作的钢索加上膜布，可以做成大跨度的巨型屋顶。这种建筑，结构简单，施工方便，经济效益高，无需维修。但因需常年维持封闭，进出较不便，现己不再新建，但仍不失为一种好的结构形式。由于膜结构需要精确的设计及剪裁，以达到理想的效果，大卫、盖格和哥伦比亚大学的同僚迈克、马克麦克和约塞夫、赖特共同开发了非线性钢索计算程式，为气撑式大型膜屋顶工程设计奠定了基础。自1973年至1978年，在世界各地一连建造了12座气撑式膜结构大型室内体育馆，与同时期落成的其他球场比较，这些膜结构的体育馆不但价格便宜，而且施工快。面积40000m2的银顶球场的屋顶只用了11.5个月即全部完成。为世界最大之室内体育馆。
7)钢索穹顶
1980年左右，盖格先生又创造了使用永久性结构膜的新技术，这种新技术是基于工程哲学家巴克明斯特．富勒的理论。富勒认为现代的结构都是在对抗地心吸引力，不断地争取压力的连续性，但自然界并非如此。这是一项看似平淡，实则非常智慧的哲理，1983年他发表的文章中建议在结构上逐步减少压力的影响，而增加张力的作用，富勒将他的新观念命名为“张力式”，英语是张力（Tension）和完整(Integrity)二字的合成。在这种理想的结构中“压力杆件是张力大海中的一个小岛”。盖格先生对富勒的哲理，则有更进一步的解释，他认为“空间的跨越是由连续的张力索和不连续的压力杆”完成的。在这一理论基础上，他提出钢索穹项由以下杆件组成：中央张力环经由数目为四的倍数的脊索、环索、中继斜拉索、压力杆和斜拉索而到达压力环梁，形成一个完整封闭的张力拱结构系统。
这一发明取得了专利。因其不需空气支撑，制作比较简便，故在大型场馆的建设中，逐步取代了气撑式膜结构。钢索穹顶在结构技术上，用预应力的原理建立了一种完全突破传统思维的新概念。
将钢索结构加上预应力，使得原来应是压力的杆件亦成了张力件，并以钢索取代，由此压力杆件的数目减少，而形成非常轻巧的穹顶结构。传统的钢架结构自身重量随跨度加大而急剧增加，但在钢索穹顶的结构系统中，单位重量永远保持不变。这在结构学的理论上，是一个突破。
钢索穹顶的结构系统，亦可配以其他传统建材，如钢板、玻璃等，结构自重不会超过20Kg/m2，是一项高功效、多用途的新技术。
钢索穹顶的特点在于:
1)单位重量轻：一般说来建筑在 70m—300m之间时，其平均自重（包括所有构件）均在15kg/m2—25Kg/m2范围内。而且无论跨距多大，单位面积自重，都不会超过250 Kg/m2。
2)形状多样化：通常做大跨距结构都是用圆形拱顶，但钢索穹顶可有许多选择。
3)屋顶面材有多种选择：钢索穹顶是张力拱，可以接受任何块状屋面材料，如钢板、玻璃、结构膜等。一般都将钢索穹顶和膜结构联想在一起；但并非必然如此。
4)施工方便、工期短：因为单位面积重量轻，施工机具及吊装设备用的较小，大部分钢索、杆件都在地面组装，只要将斜拉索张拉，即可将整个屋顶逐渐举起，几乎不需临时支架。
5)不漏雨，无维修：大型屋顶遇到的最大问题是漏雨，通常传统的拱形屋顶，因受日照及其他气候因素影响，屋面材料5年—7年就会老化。一般情况下越大的屋顶，漏雨问题越不好处理。如果钢索穹顶和结构膜一齐使用，则可一劳永逸地解决漏水问题，张力膜紧绷在张力钢索网上，热胀冷缩只会使膜的预应力略为加减；而不会被破坏。
永久性的结构膜，因为有特氟隆面层，可吸收紫外线，故老化现象十分缓慢，保守而合理的推断可连续使用40年—50年。最早建造的位于圣塔·巴巴拉的加州大学的膜结构已有28年，如今依然完好如新。因为不老化，故无需修理及维护，十分经济。
6)防风、抗震、防火、抗酸、碱、盐：永久性膜的单位张力在100Kg/cm以上，可抗飓风。表面涂料及布心的玻璃纤维，皆不自燃。因为自重只及传统钢拱屋顶的1/12，故对地震水平力的减低至为可观。特氟隆涂料的化学稳定性，对任何强酸、碱、盐份，皆无反应。
