فولاد از مهمترین مصالح ساختمانی است. مشخصات مهم فولاد که آن را نسبت به سایر مصالح ساختمانی ممتاز ساخته، مقاومت زیاد، شکل پذیری و یکسان بودن مقاومت آن در فشار و کشش است. در کنار مزایای فوق، فراوانی معادن سنگ آهن نیز از عوامل موثر در عمومیت یافتن مصرف فولاد است. مهم ترین ویژگی رفتاری فولاد، نمودار تنش – کرنش آن تحت آزمایش کشش است. که از روی این نمودار تنش تسلیم یا جاری شدن فولاد به دست می‌آید.
فولاد کربن دار به فولادی اطلاق می‌شود که علاوه بر آهن، حداکثر درصد کربن و آلیاژهای مختلف آن شامل کربن ۱/۷٪، منگنز ۱/۶۵٪ ، سیلیکن ۰/۶٪، و مس ۰/۶٪ است.
کربن و منگنز عناصر اصلی افزایش نسبت به آهن خالص هستند. فولادهای کربن دار حد فاصل آهن خالص (صفر درصد کربن) و چدن (۱/۷ ٪) بر حسب درصد کربن به شرح زیر است.
این فولاد در رده فولاد با کربن متوسط قرار دارد. این نوع فولاد دارای پله تسلیم مشخص بوده و پروفیل‌های ساختمانی بر اساس آن ساخته شده‌اند. افزایش درصد کربن باعث افزایش تنش تسلیم، کاهش شکل پذیری و مشکلات در جوش پذیری می‌شود.
در صورتی که مقدار کربن از ۰/۳ درصد تجاوز نماید عمل جوشکاری پر خرج شده و احتیاج به پیش گرمایش، پس گرمایش و الکترودهای خاص خواهد بود.
در این نوع قاب‌ها اتصال تیر به ستون به اندازه کافی صلب است به طوری که در تغییر شکل قاب، زاویه اولیه بین تیر و ستون بدون تغییر باقی می‌ماند.
در این نوع قاب‌ها اتصال تیر به ستون مفصل است و صلبیت ندارد. این اتصالات می‌توانند آزادانه دوران کند.
اگر در قاب‌های ساده برای تحمل نیروهای جانبی (باد و زلزله) از عضوهای مورب (مهاربند) استفاده شود، قاب را مهاربندی شده می‌گویند، این قاب‌ها به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند.
اگر اتصال تیر به ستون از نوع صلب باشد و از سیستم‌های مهاربندی شده نیز استفاده شود، قاب را ترکیبی می‌گویند.
مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است به این علت در دهانه‌های بزرگ سوله‌هاو ساختمان‌های مرتفع، ساختمان‌هایی كه بر زمین‌های سست قرار می‌گیرند، حائز اهمیت فراوان است.
از یكنواخت بودن خواص فلز می‌توان اطمینان حاصل كرد که خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. اطمینان در یكنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان كوچك موثر است كه خود صرفه جویی در مصرف مصالح را باعث می‌شود.
دوام فولاد بسیار خوب و مناسب است. ساختمان‌های فلزی برای مدت طولانی قابل بهره‌برداری خواهد بود.
خواص ارتجاعی فولاد با تقریب بسیار خوبی مصداق عملی دارد فولاد تا تنش‌های بزرگی از قانون هوك به خوبی پیروی می‌كند. مثلا ممان اینرسی یك مقطع فولادی را می‌توان با اطمینان در محاسبه وارد نمود حال اینكه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نیست.
از خاصیت مثبت مصالح فلزی شكل پذیری آن است كه قادرند تمركز تنش را در مقابل این نیروها که فوق العاده ضعیف‌اند، در هنگام خرابی از تخریب ناگهانی و خطرات آن جلوگیری كنند.
قطعات فلزی با توجه به مواد متشكله آن پیوسته و همگن است ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سطح میلگرد وارد می‌شود، قابل كنترل نبوده و احتمالاً ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب می‌شود.
اعضای ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه، تغییر مقررات و ضوابط اجرا، می‌توان با جوش یا پرچ یا پیچ كردن قطعات جدید تقویت نمود یا قسمت یا دهانه‌های جدید را اضافه كرد.
تهیه قطعات فلزی در كارخانجات و نصب آن در موقعیت شرایط جوی متفاوت با تمهیدات لازم قابل اجرا است.
در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع، ابعاد ستون و تیرهای ساختمان‌های فلزی از نظر ابعاد كوچكتر از ساختمان‌های بتنی است. سطح اشغال یا فضای مرده در ساختمان‌های بتنی بیشتر ایجاد می‌شود.
حركت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزا ساختمان می‌شود. در قاب‌های بتن مسلح كه وزن بیشتر دارد ضریب نیروی لرزه‌ای، بیشتر از قاب‌های فلزی است.
مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما كاهش یافته، اگر دمای دمای اسكلت فلزی از ۵۰۰ به ۶۰۰ درجه سانتی گراد برسد تعادل ساختمان به خطر می‌افتد.
قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن كاسته می‌شود و مخارج نگهداری و محافظت آن زیاد است.
با توجه به اینكه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولاً كوچك است تمایل به كمانش در این قطعات یك نقطه ضعف به شمار می‌آید.
در ساختمان‌های فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش، پرچ، پیچ صورت می‌گیرد. اتصال با جوش به علت عدم مهارت كافی جوش كاران، استفاده از ماشین آلات قدیمی، عدم كنترل توسط مهندس ناظر، گران بودن هزینه آزمایش جوش، بزرگترین ضعف است.
ورق و تسمه
ورق و تسمه در ساخت قطعات مركب مانند تیرهای مركب، ستون‌های مركب و تقویت آنها مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقش عمده‌ای در ساخت سازه‌های فلزی دارند. ورق‌هایی كه عرض آنها كمتر از ۱۶۰ میلیمتر است، تسمه نامیده می‌شود.
ورق‌های موجدار
برای پوشش سقف‌های مركب و دیواره‌های فولادی استفاده می‌شود.
میلگرد
انواع میلگرد مصرفی از نظر تولید به دو گروه گرم نورد شده و سرد اصلاح شده، از نظر سطح به دو گروه ساده و آجدار، از نظر جوش‌پذیری به سه گروه جوش‌پذیر، جوش‌پذیر مشروط و جوش ناپذیر، از نظر شكل‌پذیری به سه گروه نرم، نیمه سخت و سخت تقسیم می‌شوند.
نیمرخ‌های نورد شده
مهمترین نوع و شكل فولادهای ساختمانی از لحاظ نیمرخ‌های كه به روش نورد گرم یا سرد به دست می‌آیند به شرح زیر است.
تیرآهن نیمرخ I
این نیمرخ از معمولی‌ترین نیمرخ‌های مصرفی در سازه‌های فلزی است و مقاومت آن در خمش زیاد است. انواع متداول آن شامل نیمرخ معمولی INP، نیمرخ بال پهن IPB و نیمرخ نیم پهن IPE است.
نیمرخ U یا ناودانی
این نیمرخ به صورت تك در مقابل خمش ضعیف است و برای جبران این ضعف در تیرهای مركب و مشبك و همچنین به صورت جفت به كار می‌برند. نیمرخ ناودانی را به شكل UNP یا CNP نمایش می‌دهند.
نیمرخ نبشی یا L شكل
نبشی به دو صورت نبشی یا بال‌های مساوی یا نامساوی ساخته می‌شود. این نیمرخ را در سازه‌های فلزی به خصوص در ساختن اشكال مركب به كار می‌برند.
نیمرخ سپری یا T شكل
این نیمرخ‌ها در دو نوع به شرح زیر هستند. سپری‌هایی كه قاعده آنها دو برابر ارتفاعشان است و سپری‌هایی كه ارتفاع و قاعده آنها با هم برابرند. مصارف این نیمرخ در كارهای ساختمانی مشابه مصارف نبشی است.
نیمرخ Z
این پروفیل را برای زیرسازی و بستن ورق‌های فلزی یا ورق‌های آزبست سیمانی در سقف‌های شیبدار به كار می‌برند.
نیمرخ‌های توخالی قوطی و لوله
این نیمرخ در ساخت ستون‌ها و مواردی كه نیاز به خصوصیات هندسی زیاد، حول هر دو محور اصلی است، استفاده می‌شود.
پرچ
پرچ‌های ساختمانی معمولاً از فولاد معمولی و فولاد منگنزدار ساخته شده و در سه نوع درجه ۱ و ۲ و ۳ تولید می‌شوند.
واشر
واشرها در كارهای فلزی ساختمان به همراه پیچ‌ها، پیچ‌های دوسر و مهره‌ها استفاده می‌شوند تا سطح و فضای باربری را افزایش داده و از ساییدگی جلوگیری شود.
کاربردهای فولاد زنگ نزن بسیار گسترده است. فولاد زنگ نزن و به اصطلاح همان استیل است. از اشکال مختلف فولاد زنگ نزن در صنایع می‌توان به ورق، لوله، پروفیل و .. اشاره کرد. از فولاد زنگ نزن برای موارد تزئینی بسیاری همچون دیوار آسانسور‌ها، دستگیره درب‌ها، ساخت ساعت، وسائل تزئینی منزل و .. استفاده می‌شود. هم چنین یکی از بیشترین کاربردهای فولاد زنگ نزن در آشپزخانه است که برای تولید سینک‌های ظرف شویی، کابینت‌ها، یخچال و فریزر، اجاق گاز، ماکروفر و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به طور کلی این دسته از فولادها به دو دسته اصلی با استانداردهای مختلف تقسیم می‌شوند که به شرح زیر است.
فولادهای ساختمانی آلیاژی به دو نوع مختلف با موارد مصرف مشخص، تحت استاندارهای بین المللی تعریف شده در این زمینه تقسیم شده‌اند که هر یک از آنها به شرح زیر است.
نوع اول این دسته از فولادها دارای چهار استاندارد مختلف است که برای ساخت قطعات یدکی مانند پلوس، فول، میل لنگ، شاتون، اکسل ماندالین، محور، شافت، میل گاردن، دسته پیستون و وسایل یدکی هواپیما و سایر قطعات ماشین آلات به کار می‌رود. فولاد ٧٢٢٥ به علت کم شدن سختی از سطح تا مفز برای ساخت قطعاتی که ضربه خور زیاد داشته و باید حالت ارتجاعی نیز داشته باشند بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. گرچه این فولادها عملاً برای ساخت قالب‌های پلاستیکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. ولی استانداردهای ٦٥٨٠ و ٦٥٨٢ به علت دارا بودن کرم و نیکل بالا دارای پلیش بهتری هستند.
این فولاد برای ساخت میل لنگ، شافت، اکسل، دوک، شاتون و سایر قطعاتی که فشارهای معمولی و متوسط را باید متحمل شوند مورد استفاده قرار می‌گیرند.