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國家館結構體系：
采用鋼筋混凝土筒體＋組合樓蓋結構體系。利用落地的樓電梯間設置四個18.6m×18.6m的鋼筋混凝土筒體作為抗側力結構。四個落地筒體除承擔豎向荷載外，還承擔風荷載及水平地震作用。依建筑的倒梯形造型，設置了20根800×1500的矩形鋼管混凝土斜柱，為樓蓋大跨度鋼梁提供豎向支承，滿足了室內沒有柱子的大空間建筑使用功能要求。樓蓋一般采用密肋鋼梁－混凝土板組合樓蓋。

國家館結構設計特點：
展區部分層疊出挑，至屋面由混凝土筒體出挑34.75m，不但使豎向質量分布不均勻，還使樓蓋的轉動慣量大，導致結構的扭轉周期成為第一周期。為此設計中采用了通過增大結構平動剛度來控制結構扭轉反應而不控制結構周期比的思想，并采取了以下主要加強措施：
1）在各混凝土筒體的轉角部位設置方鋼管，除方便與鋼管混凝土斜柱的連接外，更主要的是可提高混凝土筒體的極限變形能力，提高結構的抗震性能；2）剪力墻的抗震等級提高至特一級，適當提高底部加強區剪力墻的水平分布筋配筋率至0.6%，控制筒體剪力墻在大震彈性作用下的剪應力水平不大于0.1fck，控制筒體剪力墻的軸壓比不大于0.4，連梁內增設型鋼；3）加強建筑外圍作為建筑造型骨架的桁架與斜柱的連接。計算分析和振動臺試驗結果均表明結構具有較好的承載力和延性，最大位移比約為1.20，扭轉反應較小，可達到預定的抗震性能目標。
為讓33.3m標高樓蓋自相平衡地受壓來承擔更多的斜柱根部的水平分力，盡可能減少剪力墻承受的剪力，除增大該標高樓板厚度外，還將該標高筒體內連梁的尺寸加大至700×3500，以增強其軸向剛度。
從整體上說，斜柱引起其上部樓（屋）蓋受拉、下部樓蓋受壓，所以組合樓蓋的樓板采用平板式，模板采用鋼筋桁架模板。
中國館臨近地鐵M8線，為減少對地鐵的擾動，采用鉆孔灌注樁基礎，樁底后壓漿，并將樁徑加大至850mm，樁長加長至65m，以層 9 粉細砂層為樁端持力層，并適當降低了樁的承載力取值。