國家體育場設計大綱要求：“國家體育場的設計應充分考慮以信息技術為代表的，包括新材料和環(huán)保等技術的高新技術。在建筑、結構、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、先進的高新技術成果，將國家體育場建設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成果和創(chuàng)新實力的一個窗口。”

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

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

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

鋼結構設計關鍵技術

·             焊接薄壁箱形構件研究；

·             鋼結構復雜節(jié)點研究；

·             大跨度結構溫度場研究；

·             大跨度結構地震安全性研究；

·             大跨度結構風振系數(shù)研究(風洞試驗)；

·             焊接薄壁箱形構件設計理論研究；

·             彎扭構件設計理論研究；

·             復雜節(jié)點構型研究；

·             多個焊接箱形薄壁構件交匯節(jié)點研究。

施工關鍵技術

·             灌注樁基礎工程施工技術研究；

·             超長結構混凝土裂縫控制技術研究；

·             雙斜柱綜合施工技術研究；

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

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

·             巨型馬鞍型空間鋼結構整體卸載技術研究；

·             國家體育場鋼結構負溫焊接試驗研究應用；

·             國家體育場鋼結構合攏技術的研究應用；

·             國家體育場膜材及膜結構檢驗技術研究。