(1) Небольшая жесткость элементов конструкции, ярко выраженные проблемы устойчивости
Благодаря легкости и высокой прочности стали, элементы конструкций имеют не только малые размеры сечений, но и состоят из профильной стали или стальных листов, образующих открытые или закрытые сечения. При одинаковых граничных условиях и нагрузках по сравнению с традиционными железобетонными конструкциями, стальные конструкции имеют большое отношение длины к сечению, меньшую боковую и торсионную жесткость, чем железобетонные конструкции, и легко теряют общую устойчивость; у плит большое отношение ширины к толщине, что легко приводит к потере локальной устойчивости; проблема общей устойчивости крупнопролетных пространственных стальных конструкций также весьма актуальна. Все это - наиболее проблемные моменты проектирования стальных конструкций. Кроме того, из-за небольшой жесткости элементов конструкции велики деформации, а при динамических нагрузках возможны вибрации.
(2) Сталь обладает хорошей жаростойкостью, но плохой огнестойкостью
С повышением температуры свойства стали постепенно изменяются. При температуре до 250 ℃ механические свойства стали изменяются незначительно, при достижении 250 ℃ сталь становится хрупкой (явление «синей хрупкости»), в диапазоне 260-320 ℃ наблюдается ползучесть, затем прочность постепенно снижается, в диапазоне 450-540 ℃ прочность резко падает, а при 650 ℃ прочность практически равна нулю. Таким образом, стальные конструкции обладают определенной жаростойкостью, но низкой огнестойкостью. Согласно «Нормам проектирования стальных конструкций», если поверхность стальных элементов конструкции длительно подвергается воздействию лучистого тепла с температурой выше 150 ℃ или может подвергаться воздействию пламени в течение короткого времени, необходимо принимать эффективные защитные меры (например, устанавливать теплоизоляционные слои); в зданиях со специальными требованиями к пожарной безопасности стальные конструкции должны быть защищены огнеупорными материалами. Для стальных жилых домов или высотных зданий со стальным каркасом следует уделить особое внимание обработке в соответствии с уровнем важности здания и нормами пожарной безопасности. Например, использовать плиты из вермикулита, вермикулитовое напыление, гипсокартонные плиты или плиты NALC для защиты. Огнезащитная обработка увеличивает стоимость стальных конструкций.
(3) Низкая коррозионная стойкость стали, необходимость принятия мер защиты Сталь легко подвергается коррозии, в условиях влажности или агрессивных сред коррозия усиливается из-за химических или электрохимических реакций, поэтому стальные конструкции должны быть защищены от коррозии. Обычно стальные элементы конструкции после удаления ржавчины покрываются антикоррозионными красками, но такая защита не вечна, через некоторое время требуется ремонт, поэтому расходы на техническое обслуживание довольно высоки. Для сред со значительной коррозионной активностью, прибрежных зданий и стальных элементов конструкции с очень малой толщиной стенки необходимо принимать специальные меры, например, цинкование, комбинированное покрытие цинком и алюминием и т.д., что соответственно увеличивает стоимость стальных конструкций. В настоящее время в мире активно разрабатываются стали, устойчивые к коррозии, кроме того, достигнут прогресс в исследованиях долговечных лакокрасочных покрытий, использование такой защиты может продлить срок службы стальных конструкций и снизить затраты на техническое обслуживание.
(4) При низких температурах или в других условиях возможно хрупкое разрушение стали При отрицательных температурах пластичность и вязкость стали постепенно снижаются, при достижении определенной температуры вязкость резко падает, это явление называется низкотемпературной хрупкостью, соответствующая температура называется критической температурой хрупкости. Низкотемпературная хрупкость является одной из основных причин аварий стальных конструкций в зимний период.
Кроме того, сталь легко разрушается при повторных нагрузках, сложных напряжениях, внезапных нагрузках, наклёпе, старении, дефектах сварки и т.д.