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水立方外围建筑采用世界上的ETFE(四氟乙烯)膜材料。国家体育馆工程承包总经理谭晓春透露，这种材料的寿命为20多年，但实际会比这个长，人可以踩在上面行走。目前世界上只有三家企业能够完成这个膜结构。“鸟巢”作为“水立方”的邻居，和“水立方”属于同样的建筑，自然而然的也是膜结构建筑之一。“鸟巢”钢结构所使用的钢材厚度可达11厘米，以前从未在国内生产过。另外，在“鸟巢”顶部的网架结构外表面还将贴上一层半透明的ETFE膜材。使用这种膜后，体育场内的光线不是直射进来的，而是通过漫反射，使光线更柔和，由此形成的漫射光还可解决场内草坪的维护问题，同时也有为座席遮风挡雨的功能。
膜结构建筑是建筑结构的一种新形式，它集建筑，结构力学，精细化工，材料科学和计算机技术于一体，具有很高的技术含量。其弯曲的表面可以根据建筑师的设计需要随意改变。膜结构建筑以新颖独特的建筑形态和良好的应力特性，广泛用于体育健身设施，文化娱乐设施，交通运输设施，工农业建筑和地标建筑。
施工周期短。膜结构建筑施工项目的加工和生产均在工厂完成，可以减少现场施工时间，避免施工重叠。与传统的施工方法相比，膜结构建筑的施工周期至少可以缩短一半。一般情况下，该项目可以在两个月内完成，在建设期间不会影响其他项目的建设进度。大跨度。膜结构建筑中使用的膜材料轻，每平方米仅重约1千克，因此该膜结构可以从根本上克服在大跨度（无支撑）建筑上实施传统结构时遇到的困难， 有效地增加了空间使用面积。目前，膜结构建筑的跨度已超过200米。
气膜建筑系统是大型场馆的建筑提供蕞灵活的建筑方式。现场施工周期短（正常情况下yi周左右）。建筑方式的灵活可满足客户多种需求，对基础要求也不苛刻，自重轻可建筑于原有建筑，还可以搬迁。气膜结构有单层、双层、气肋式三种形式，充气膜结构一般需要长期不间断地能源供应。大跨度气膜建筑是封闭的空间，并保持一定的室内外气压差。气膜建筑为运用者提供舒适的空间环境。雨雪风等气候情况下都可正常运用，气膜建筑也因其大跨度结构，现已被广泛应用于各类商业活动和大型博览会以及工业煤场，煤仓封闭建筑等。