國家體育場鋼結(jié)構(gòu)工程由24榀門式剛架圍繞著體育場內(nèi)部混凝土碗狀看臺區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，其中22榀拉通或基本拉通。大跨度鋼結(jié)構(gòu)大量采用由鋼板焊接而成的箱形構(gòu)件，交叉布置的主結(jié)構(gòu)與屋面、立面的次結(jié)構(gòu)一起編織成“鳥巢”的造型。所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)及建筑外形。
鋼結(jié)構(gòu)屋面呈雙曲面馬鞍型，最高點(diǎn)高度為68.5m，最低點(diǎn)高度為40.1m；平面上呈橢圓形，長軸為332.3m、短軸為297.3；屋蓋中部的開口內(nèi)環(huán)呈橢圓型，長軸為185.3m，短軸為127.5m；大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上，柱距為38.0m。
屋頂主結(jié)構(gòu)均為箱型截面，上弦桿截面基本為1000mm×1000mm，下弦桿截面基本為800mm×800mm，腹桿截面基本為600mm×600mm，腹桿與上下弦桿相貫，屋頂桁架矢高12.0m。豎向由24根組合鋼結(jié)構(gòu)柱支撐，每根組合鋼結(jié)構(gòu)柱由兩根1200mm×1200mm箱型外柱和一根菱形內(nèi)柱組成，每個(gè)桁架柱下設(shè)有一個(gè)T型鋼柱腳，荷載通過它傳遞至基礎(chǔ)。立面次結(jié)構(gòu)截面基本為1200mm×1000mm，頂面次結(jié)構(gòu)截面基本為1000mm×1000mm。
設(shè)計(jì)總用鋼量約42000噸。鋼板的最大厚度110mm。當(dāng)鋼板厚度≤34mm時(shí)，采用Q345鋼材；當(dāng)鋼板厚度≥36mm時(shí)，采用Q345GJ鋼材；當(dāng)鋼板厚度為100mm時(shí)，采用Q345GJ和Q460鋼材；當(dāng)板厚為110mm時(shí)，采用Q460鋼材。具體板厚分布情況如圖1-2所示。另外，桁架柱內(nèi)柱由菱形截面向矩形截面轉(zhuǎn)換處采用GS-20Mn5V級鑄鋼件（C19桁架柱除外），鑄鋼件最厚達(dá)140mm。