“水立方”的建筑外围护是内外两层ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜结构，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米。
这些气枕大小不一，形状各异，最大的约90平方米，最小一个不足1平方米。那么“水立方”的膜到底是什么呢？“水立方”的膜结构使用ETFE，在国内尚属首次。据设计单位代表、中建国家游泳中心设计联合体执行总负责人郑方介绍，这种材料质地轻巧，但强度却超乎想象。气枕充好气后，汽车压过去都没有问题。此外，这种材料的延展性、耐火耐热性也都非常突出。“比如延展性，拉到它本身的三到四倍那么长都不会断裂。而达到280摄氏度以上它才能被烧一个窟窿，但是不扩散，没有烟，也没有燃烧物掉下去。” 飞鸟是对膜结构的潜在威胁：它们的爪子钩在气枕表面，很容易造成表面的划伤。为此，在“水立方”顶部设计了很细的钢丝网，以阻止小鸟飞落。此外，为防止人为破坏，在“水立方”周围特意设计了一条“护城河”。而在场馆内部，膜结构从二层搭起，观众只有从东南入口沿一个螺旋楼梯上去找到‘泡泡吧’，才能在那里亲手摸到这层膜。许多人还担心膜容易被锐器扎破。郑方解释说，“水立方”的膜结构并不像很多人猜想的那样脆弱。“即便外面装的是玻璃，也会有破碎的危险。实际上，这层膜比较结实，只有用很尖的锐器才能扎破。退一步说，就算出现局部的损坏也无碍整体，每个气枕都是独立的，气泵会自动充气。此外，用专用ETFE胶带修补表层也非常容易，就像我们用透明胶带粘东西一样。“ETFE膜有很强的自洁性。”郑方告诉记者，由于这种材料的摩擦系数很小，不易附着尘土。即使粘上些尘土，只要下点小雨，或用水一冲，立刻就能将膜冲洗干净。钢结构：空间多面体；运用GPS定位技术；卸载沉降只有81毫米 “水立方”的表面柔和温润，事实上，支撑起“水立方”的钢构件总数达30513根，连接球节点达到9843个。业内人士都知道，“水立方”的钢结构设计施工难度一点都不亚于“鸟巢”。如果是搭一个传统的房子，就是横的梁，竖的墙就可以了，都在一个平面上。而“水立方”因为要创造水分子的感觉，每个气枕都是不规则的多面体，所以需要的钢架构也完全是三维空间的12面体或者14面体，而要搭建这样的钢结构在世界上是第一次。
