国家体育场的设计注重自然，强调和谐，并且以实用性为主，它的造型优雅，仿佛二片巨型的树叶轻捷地栖息在一块晶莹的卵石上，它是连接远古与现代、中国与世界、象征与现实的纽带，它定位于文化和艺术中轴线的交点，将反映中国自古以来的创造精神和无限活力，是中国跨越21世纪的桥梁。
国家体育场的建筑位置和场地设计，满足所有特殊功能的需求，建筑面积150，000平方米，并且以此为基础面积，鉴于地下服务层和临时用于主办奥运期间必须的各种空间需要，附加20，000平方米。奥运期间体育场内可以容纳10万人观看赛事，场外的互动广场和周遍平台可以聚集10万人感受比赛的气氛。赛后，可以将2万个临时座席拆除以作他用，需要时还可以重新搭建。
顶部造型的象两片树叶，也象充满活力的肌肉，延伸至底部的两翼实现了空间上的互通，成为了世界上独一无二的“屋顶通道”。通过和谐的顶部形式，移动顶部可以移动到中心线，从关闭位置到开放位置的运行过程，顶板上升高程为11.1米。设计利用邻近的湖水和河道之间的落差发电获得开闭屋顶所需要的电力。
体育场是新闻媒体的焦点、新时代奥运会的里程碑、同时它也是一个热爱体育、热情友好和生气勃勃的民族的标志。国家体育场是整个奥林匹克公园的中心。体育场以理想的大体量圆形，作为自然的美满写照而和谐地融入整个奥运设施中，圆形作为无方向性的的完美形式与其周围各个城市和景观元素遥相呼应。设计通过采用灵活的建筑元素将宏伟壮观的国家体育场生动自然地与整个奥林匹克公园有机地结合在一起。国家体育场向人们展示了一朵莲花造型，周围的绿叶和花朵更加衬托出它的魅力。
奥运会比赛使用期间，除了8万个永久座席外，还可以经济简单地借助轻便结构看台在营造2万个临时座席，所有的观众看台，均具有良好的视线条件。
赛后将临时座席擦、拆除后，将在看台屋顶上设立一个四季花园，作为体育休闲用，体育场在奥运会赛后可以作为世界上独一无二的，最有吸引力的“体育俱乐部”，全年全天候开放。
45度倾斜的玻璃壳体环绕体育场，略为倾斜的屋盖由透明的充气垫构成，其规模是独一无二的，充气垫安置在轻质预应力钢索顶部结构之上，位于中央的顶部天窗可以在130米直径范围内完全开启，花朵造型的可开启屋面堪称世界独创，无论是闭合还是开启都赋予了国家体育场以独特的个性，对外显示体育场举行何种活动。
国家体育场象征着“绿色奥运，科技奥运，人文奥运”的理念，从更广的意义上来说，代表了“自然，科学和人类”的思索，它将成为北京的标志性建筑，并为人们提供自然的乐趣。
除屋顶外，体育场主体高度为45米，可以保证奥运绿地及组成部分不被遮挡，周边还设计了一些广场作为聚会和庆祝之用，同时还设计了能满足赛时需要的交通设施。圆形的主体育场可以容纳10万名观众观看比赛，碗型的设计保证了良好的座席视线，内部流线的设计避免了各种不同流线之间的交叉和冲突。奥运会之后，可以永久性的拆除南面2万个座位，使体育馆容量变为8万人，并将腾出的空间改建为文化娱乐活动的舞台。
屋顶是一系列自由轻巧的花瓣结构所构成，它可以根据各种不同的情况自由开合，来满足不同需要，半透明的材料使得遮阳和自然采光兼而有之，并能使屋顶随时敞开实现自然通风。屋顶支撑是屋顶结构靠地面的一个部位，起作用是为支撑全体结构并把死性、活性动力荷载分配到轨道结构上。屋顶结构可以通过机动化方式或电磁推进活动，充电磁铁使得屋顶支撑在轨道上无摩擦地漂浮及活动。
国家体育场有简洁的方形和圆形组合，生动的体现了北京传统布局中圆方理念和尺度，它契合了三个奥运的主题，是呈现这三个理念的的标志性建筑，更是未来北京乃至全中国人民的骄傲。
国家体育场采用世界上最先进的运动场地，采用最新的材料、系统以及操作方式，通过先进的座位系统，可以将体育场的座位简便的由100，000个转变为80，000个，便于奥运会后举办各种赛事和会展活动。环形花园给人们提供了一个相聚、交流、休闲的场所。专门设计的通信空中大厅可以在赛后作为体育节目的演播厅用，还可以作为一个观赏北京美景的观景台。
体育场的屋顶是世界同类项目中唯一的矩形屋顶，采用世界独一无二的风琴式机械开合方式，简单快捷，可以确保全年赛事及活动不受天气影响。它使用可回收的环保材料，符合绿色奥运的理念。
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