國家體育場設(shè)計大綱要求：“國家體育場的設(shè)計應充分考慮以信息技術(shù)為代表的，包括新材料和環(huán)保等技術(shù)的高新技術(shù)。在建筑、結(jié)構(gòu)、建材、環(huán)保、節(jié)能、智能化、通信、信息和景觀環(huán)境等方面，通過采用可靠、成熟、先進的高新技術(shù)成果，將國家體育場建設(shè)成為一個具有以人為本的信息服務、方便可靠的通信手段、先進舒適的比賽環(huán)境和堅實可靠的安全保障的特點的新型場館。在設(shè)計中體現(xiàn)奧運場館的時代性和科技先進性，使其成為展示我國高新技術(shù)成果和創(chuàng)新實力的一個窗口。”

國家體育場在設(shè)計和施工階段在科技攻關(guān)和成熟技術(shù)應用上應用一批針對建筑結(jié)構(gòu)、節(jié)能環(huán)保、智能建筑的科技成果，并針對結(jié)構(gòu)特點帶來的設(shè)計和施工難點實施科研課題的攻關(guān)。

一方面是以國家體育場建設(shè)對科技的需求為出發(fā)點，提高體育場建設(shè)科技創(chuàng)新能力，積累高科技應用于體育場的經(jīng)驗，使科技創(chuàng)新成為“三大理念”的動力和保障。

另一方面是在設(shè)計和施工過程中，針對國家體育場建設(shè)過程中的若干瓶頸和焦點問題，重點安排一批科研攻關(guān)項目和課題，解決設(shè)計和建設(shè)中的難題。在各專業(yè)設(shè)計上重點應用較成熟并具有科技含量的技術(shù)，使體育場體現(xiàn)一流的建設(shè)和運營的科技水平。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

·             焊接薄壁箱形構(gòu)件研究；

·             鋼結(jié)構(gòu)復雜節(jié)點研究；

·             大跨度結(jié)構(gòu)溫度場研究；

·             大跨度結(jié)構(gòu)地震安全性研究；

·             大跨度結(jié)構(gòu)風振系數(shù)研究(風洞試驗)；

·             焊接薄壁箱形構(gòu)件設(shè)計理論研究；

·             彎扭構(gòu)件設(shè)計理論研究；

·             復雜節(jié)點構(gòu)型研究；

·             多個焊接箱形薄壁構(gòu)件交匯節(jié)點研究。

施工關(guān)鍵技術(shù)

·             灌注樁基礎(chǔ)工程施工技術(shù)研究；

·             超長結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制技術(shù)研究；

·             雙斜柱綜合施工技術(shù)研究；

·             空間彎扭箱型截面構(gòu)件及多向微扭空間節(jié)點的加工制作技術(shù)研究；

·             高強鋼Q460厚板(100mm)焊接性能試驗、焊接工藝技術(shù)研究；

·             巨型馬鞍型空間鋼結(jié)構(gòu)整體卸載技術(shù)研究；

·             國家體育場鋼結(jié)構(gòu)負溫焊接試驗研究應用；

·             國家體育場鋼結(jié)構(gòu)合攏技術(shù)的研究應用；

·             國家體育場膜材及膜結(jié)構(gòu)檢驗技術(shù)研究。