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国家体育馆下部主体结构采用钢筋混凝土框架一抗震墙与型钢混凝土框架一钢支撑组合的结构体系；屋盖采用大跨度双向张弦空间网格结构，并由设于体育馆外围的78根型钢混凝土柱进行支撑:基础为双向弹性地基梁筏基础，天然地基。
国家体育馆是典型的复杂空间结构混合体系，主要由看台部分的钢筋混凝土框架一剪力墙结构、外围支撑屋面的型钢混凝土框架一钢支撑结构、大跨度钢屋盖结构等三大分体系，通过空间的变形协同和藕合效应结合在一起。本文在进行结构分析时可以将其视为多个空间子系统，对其受力特点分别进行分析，并着重研究其相互间的影响和作用。