国家大剧院外部为钢结构壳体，呈半椭球形，平面投影东西方向长轴长度为212.20米，南北方向短轴长度为143.64米，建筑物高度为46.285米，比人民大会堂略低3.32米，基础最深部分达到-32.5米，有10层楼那么高。
1、大剧院壳体由18000多块钛金属板拼接而成，面积超过30000平方米，18000多块钛金属板中，只有4块形状完全一样。钛金属板经过特殊氧化处理，其表面金属光泽极具质感，且15年不变颜色。中部为渐开式玻璃幕墙，由1200多块超白玻璃巧妙拼接而成。
2、椭球壳体外环绕人工湖，湖面面积达3.55万平方米，各种通道和入口都设在水面下。行人需从一条80米长的水下通道进入演出大厅。
3、为防止雨滴落在面积有十个足球场大的穹顶上产生的噪音，清华大学进行了反复实验后。实验表明，若不进行有效的防噪处理，当雨水降落时整个穹顶内的声音将犹如万鼓齐鸣。而剧场与剧场之间、剧场与场外之间的防噪音问题，也因使用了一种叫“音闸”的技术。
国家大剧院造型新颖、前卫，构思独特，是传统与现代、浪漫与现实的结合。大剧院庞大的椭圆外形在长安街上显得像个“天外来客”，与周遭环境的冲突让它显得十分抢眼。
这座“城市中的剧院、剧院中的城市”以一颗献给新世纪的超越想象的“湖中明珠”的奇异姿态出现。国家大剧院要表达的是内在的活力，是在外部宁静笼罩下的内部生机。一个简单的“蛋壳”，里面孕育着生命，大剧院代表了一个时代的结束与另一个新的时代的开始。
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