單層索膜結構，由索和膜兩大塊組成。比個例子，一把雨傘，傘骨好比索，傘面好比膜，傘骨傘面構成一個類似的索膜結構。當然，體育場的單層索膜要復雜得多。從觀眾看臺往上看，體育場屋面為拉索固定的張拉膜結構，一個位于中心的張力環，和呈放射狀的輻條結構，共同支撐起屋面。這是世界上最大跨度的異形單層索膜結構體系，難度系數五星以上，在國際建筑史上都是第一個案例！體育場屋面索膜，嚴格按照50年使用年限選材，“索”從瑞士全進口，“膜”由美國全進口，密閉性極高，能有效防止雨水的腐蝕。

屋面結構施工時，先由80根外傾V形鋼柱及壓環梁組成支撐體系。然后，在場地內組裝徑向索及環向索，同時在壓環梁上部安裝提升設備，通過牽引徑向索帶動提升環索完成索體張拉。隨后，安裝支撐膜的鋼管拱，完成上部膜結構施工。現有的體育場館，多以重屋面為主，以抵抗風吸力。而體育中心體育場，僅采用單層膜材，力求屋面輕盈、簡潔、美觀。整個膜屋面，由40個膜單元組成，最大單元面積1200㎡，總面積約31900㎡。以往建筑工程中，單層索膜結構的跨度都在100m左右。而這座體育場，馬鞍形曲面，最大高差25m，最大跨度提高到260米，施工難度之大無法想象！

馬鞍形的空間鋼結構，柔性的索網體系，大面積張拉狀態的膜材屋面，組成的這個巨無霸體育場，如何保證安裝尺寸精度，是施工的一項重大難點。