天津理工大学体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架，屋盖平面投影为椭圆形，长轴102米，短轴82米，通过方案对比分析，屋盖采用外圈Levy、内圈Geiger的新型复合式索穹顶结构，索穹顶周圈锚固于混凝土环梁，环梁呈马鞍形，短轴为最高点，长轴为最低点，最高点和最低点高差5.455米，该项目是目前国内建成跨度最大的复合式索穹顶结构。

体育馆屋面采用膜材和金属屋面板两种材料，屋盖中部叶片状部分采用膜结构屋面，其余部分采用金属屋面。膜材屋面部分整体突出于屋面，其与金属屋面间设置竖直的天窗。

由于本工程屋盖失跨比较小、拉索预应力较大，拉索预埋件除了隔板与肋板外还在肋板外侧设置栓钉，在隔板后部设置了尾钢筋以保证预埋件与混凝土环梁间的可靠连接。撑杆上节点连接脊索、斜索和撑杆，由于脊索弯折角度与索力差异均较大，因此脊索在撑杆上节点处均为间断，由于交汇杆件多且角度各异，撑杆上节点采用铸钢节点。环索节点连接撑杆下端与环索和斜索，为了保证环索连续，采用铸钢索夹节点。