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一、钢材的耐火性能
随着温度攀升，钢材的强度与刚度均会随之降低。一旦遭遇高温火灾，钢材便会丧失强度和刚度，如同软糖一般发生变形，最终导致建筑结构倒塌。以普通钢结构为例，温度达到 350℃时，其强度下降三分之一；温度升至 500℃，强度降至原本的二分之一；而当温度高达 1300℃，钢材就会融化，彻底失去承载能力。相较之下，耐火钢由于添加了钼、铬等金属元素，在 600℃时强度才下降三分之一，显著延长了耐火时长 ，极大地提升了建筑在火灾中的安全性与稳定性。
当前，火灾荷载性质仍存在诸多未被探明的问题。可燃物的种类、数量以及换气状态等条件有所不同时，闪燃现象会在几分钟至几十分钟内发生。所谓闪燃，是指温度急剧上升并超过 1000 摄氏度，此后火势便会达到最高温度。在火灾发生时，为了能在规定的避难时间内，将钢材表面温度控制在 350 度以下，对钢结构实施防火包覆十分必要。
防火包覆工法，主要是借助在标准加热曲线下，具备 1 至 3 小时耐火极限的耐火材料来达成，常见的材料包括防火涂料、防火板等。近年来，耐火钢材得以开发利用，这类钢材在 600 度时，其强度能够确保在常温规定强度的三分之二以上。这一特性使得在部分场景下，可减少甚至避免对钢结构进行防火包覆，为建筑设计与施工提供了更多的选择和灵活性，也在一定程度上降低了成本与施工难度 。
注：详见《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)
1、钢结构设计防火等级的确定
（1）钢结构设计的防火等级要求，务必与建筑专业设计说明保持一致。
（2）依据《建筑设计防火规范》GB 50016 中表 3.2.1 和表 5.1.2 的相关规定，结合具体建筑的防火等级要求，精准确定主要受力构件等的耐火时间要求。
（3）参照《建筑钢结构防火技术规范》GB 51249，柱间支撑的设计耐火极限应等同于柱的耐火极限；楼盖支撑的设计耐火极限应与梁的耐火极限一致；屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件的耐火极限相同。
2、钢结构防火涂料的类型和厚度的确定
防火涂料类型与厚度，需依据《建筑钢结构防火技术规范》GB 51249 第 3.2.6 条，通过耐火极限法、承载力法或临界温度法验算确定。
3、钢结构中斜撑、柱间支撑等构件的防火要求
钢结构斜撑、柱间支撑等构件的防火要求，可依照《建筑钢结构防火技术规范》GB51249 第 3.1.1 条及 3.1.3 条予以确定。钢结构构件的设计耐火极限，则需依据建筑的耐火等级，严格按照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016 的相关规定来明确。其中，柱间支撑的设计耐火极限需与柱保持一致，楼盖支撑的设计耐火极限应等同于梁，屋盖支撑和系杆的设计耐火极限要与屋顶承重构件相同。
钢结构节点的防火保护应与被连接构件中防火保护要求最高者相同。
二、钢材的屈服强度
钢材是弹塑性材料，具有明显屈服平台，从应力应变曲线可见：
1.弹性变形阶段（O 至 a’段）：此阶段在应力应变曲线中呈现为直线。当施加外力时，钢材产生弹性变形，一旦外力撤销，钢材能完全恢复至初始状态。
2.屈服阶段（a 至 d 段）：该阶段的应力平均值代表钢材的屈服强度。在此期间，应力基本保持稳定，而应变显著增大。此段最高点为屈服上限，最低点为屈服下限 。
3.强化阶段（d 至 e 段）：随着应变进一步增加，钢材承载能力再度提升。这表明材料在屈曲后依然具备承载能力，承载能力增加的幅度可视为材料的安全储备。当应力应变曲线达到 e 点时，钢材达到极限抗拉强度。
4.破坏阶段（e 至 f）：从 e 点开始，随着应变持续增大，钢材承载能力急剧下降，直至构件最终发生破坏 。
5.强屈比与材料特性：强屈比即 fu/fy，良好的塑性材料应使强屈比尽可能大，此时材料的塑性性能更佳；若强屈比过小，则材料呈现出脆性特征。
6.弹性模量：在弹性阶段，应力与应变的比值就是材料的弹性模量 E，其关系满足 σ=Eε 。
三、钢构件设计之尺寸预估
钢框架结构通常柱子用方钢管、梁用 H 型钢，构件预估尺寸原则如下：
1、钢结构框架中，方管柱和主梁高度一般取跨度的 1/13 - 1/15。若 x、y 双向跨度不同且考虑空间作用，取 1/2（长向预估梁高 + 短向预估梁高） 。主梁宽度约为预估高度的 1/2 弱；
2、在钢结构设计中，次梁预估尺寸具有一定规律。一般而言，次梁的高度约为主梁高度的一半。而在翼缘宽度方面，次梁翼缘宽度通常明显大于主梁翼缘宽度的二分之一，可表述为是主梁翼缘宽度的 “1/2 强”。
采用空间桁架的屋盖，初设时桁架高度约为跨度的 1/20 。与之对比，若用实腹式钢梁，高度是跨度的 1/13 - 1/15，会使梁截面大、自重大，既不美观也不经济。
四、钢结构防腐及耐久性
1、在室内湿度 70% 以下、温度 20±10℃条件下，钢构件锈蚀发展缓慢，其截面损失可忽略不计。
说明：钢结构在室内条件下，百年腐蚀率才在0.01mm，发展非常缓慢，可以近似忽略不计。
2、沿海附近的钢材由于受海风影响，每年会以0.06-0.12mm的速度发生锈蚀。在亚硫酸较多的工业地区锈蚀的速度更快;
3.锈蚀发生需铁、水、氧三要素，只要避免其中之一就能实现防锈；
4.钢构件设计时，可采取多种防锈措施：将构件设计为闭口截面并封闭端部；室外构件做好防水；对构件表面进行镀锌（锌铝）或涂装处理;
5.在建筑场景中，钢构件多应用于室内，通常会进行耐火包覆或内装修，且不会暴露在雨水中，温湿度环境相对温和。所以，防锈工作主要在施工阶段开展，重点针对建筑物外围进行防锈处理，可采用油性涂料、水性涂料、粉末涂装等方式。
6.钢结构埋入混凝土的部分、高强螺栓摩擦面通常无需涂装，多数有耐火包覆的部分也不进行涂装。
7.若对美观要求较高，可采用重防锈蚀涂装。常规做法是先对表面进行喷砂处理，然后涂抹厚膜富锌漆，最后覆盖高耐候合成树脂涂料，如环氧树脂、聚氨酯树脂、含氟树脂等
五、钢桁架结构的铰接节点连接形式
设计钢桁架时，虽将连接节点视为铰接，但实际不存在真正铰接，只是因刚度不足无法传递弯曲应力。铰接节点受力并非自由转动，桁架节点汇集构件越多、角度差别越大，实现自由转动越难。桁架节点实现方式有杆件间直接焊接、节点板焊接、节点板栓接、焊接球及螺栓球节点等，建模时均可按铰接处理。
六、钢柱底部与柱脚钢板连接
普通框架非次要结构连接，应采用全熔透对接焊缝。柱底与柱脚钢板连接极为关键，需全熔透对接，在柱下端做坡口，背面焊衬板后施焊，使二者成一体，视为等强度连接。主要结构不建议用角焊缝连柱脚，因其使柱与钢板分离，抗拉弱，单边施焊（方管柱）受力更差。次要结构临时可用四边绕角围焊，但要保证焊接质量。
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