体育场大跨度屋盖支撑在24根桁架柱之上，柱距为37.958米。取消可开启屋盖后，固定屋盖中间开洞长度增至185.3米，宽度增至127.5米。由于体育场大跨度钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主结构与屋面及立面的次结构一起形成了特殊建筑造型。主场看台部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。
主桁架围绕屋盖洞口环梁放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通，并在中部形成由分段直线构成的内环桁架。为了避免出现过于复杂的节点，4榀主桁架在内环附近截断.
为了减小构件制作难度，降低加工成本，尽量减小现场施工的复杂性，对屋盖结构的几何构型进行了适当的简化。主桁架弦杆在相邻腹杆之间保持直线，代替空间弯扭曲线构件，避免出现过大的P-Δ效应。由于主桁架大部分采用了规则的箱形截面，从而大大降低了构件加工的成本。
屋顶与立面次结构的主要作用是为主结构提供面外的侧向支撑、减小主结构构件的计算长度，为屋面膜结构、排水沟、下弦声学吊顶、屋面排水系统等提供支承条件，并形成结构抗侧力体系。
在修改初步设计中，屋面次结构布置主要考虑控制屋面膜结构板块面积的大小，次结构的数量明显少于原初步设计。通过调整立面次结构的疏密程度，达到有效减小外柱的计算长度的目的。
