大小の切妻屋根が連続した形態の建築であり、敷地の状況や建築空間の規模などを考慮して適材適所の構造とした。
1階はRC造で構成し、主たる展示空間となる2階では復元館を納める切妻形の大空間を鉄骨造で、小さな切妻形の屋根が連なる展示室をRC造とすることが当初の方針であった。設計開始後に発見された大規模な石敷遺構を展示する空間として1階にスパン20mの空間が必要となり、2階の倉庫と機械室の壁を利用して鉄骨トラスを4本架け渡した。2階の一般展示室も展示レイアウトのため柱本数を減らすことを考えて15mスパンの鉄骨大梁+鉄骨小屋組みを用いた。
最終的には、RC造耐震壁を主たる耐震要素として、2階の復元展示および倉庫・機械室は鉄骨造、中央部の展示室の屋根を鉄骨造とし屋根の桁レベルで鉄骨が繋がる構造とした。
基礎は流路跡と石敷遺構を考慮して不規則な基礎配置とし、部分的に地盤改良を施した。
