โครงเหล็กเป็นเทคนิคการก่อสร้างที่มี "โครงสร้าง" เป็นเสาเหล็ก แนวตั้ง และคานเหล็กรูปตัวI แนวนอนสร้างเป็นตารางสี่เหลี่ยมเพื่อรองรับพื้น หลังคา และผนังของอาคาร ซึ่งทั้งหมดจะยึดติดกับโครงเหล็ก การพัฒนาเทคนิคนี้ทำให้การสร้างตึกระฟ้าเป็นไปได้^{[ 1 ]}โครงเหล็กได้เข้ามาแทนที่โครงเหล็ก ซึ่งเป็นโครงสร้างเดิม ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ^{[ 2 ]}

หน้าตัด ของเสาเหล็กแผ่น รีดจะมีรูปร่างคล้ายตัวอักษร "Ɪ" (I-I-I) ปีกสองด้านของเสาจะหนาและกว้างกว่าปีกของคานเพื่อรับแรงอัดในโครงสร้างได้ดีกว่า อาจใช้เหล็กรูปทรงท่อสี่เหลี่ยมและกลมก็ได้ โดยมักจะบรรจุคอนกรีตไว้ภายใน คานเหล็กเชื่อมต่อกับเสาด้วยสลักเกลียวและสกรูเกลียวปล่อย และในอดีตมักใช้หมุดย้ำ ส่วนตรงกลางของคานเหล็กรูปตัว Iมักจะกว้างกว่าส่วนกลางของเสาเพื่อต้านทานโมเมนต์ดัดที่สูงกว่าซึ่งเกิดขึ้นในคาน

แผ่นเหล็กแผ่นกว้างสามารถใช้ปิดด้านบนของโครงเหล็กเป็น "แบบหล่อ" หรือ แม่พิมพ์ ลูกฟูกได้โดยอยู่ใต้ชั้นคอนกรีตหนาและเหล็กเสริมอีกทางเลือกที่นิยมคือพื้นคอนกรีตสำเร็จรูปที่มีการเทคอนกรีตทับหน้า ในอาคารสำนักงานส่วนใหญ่ พื้นผิวสุดท้ายมักจะเป็นระบบพื้นยกสูง โดยช่องว่างระหว่างพื้นสำหรับเดินและพื้นโครงสร้างจะใช้สำหรับสายเคเบิลและท่อระบายอากาศ

โครงสร้างเหล็กจำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากไฟไหม้ เพราะเหล็กจะอ่อนตัวลงเมื่อได้รับความร้อนสูง ซึ่งอาจทำให้ตัวอาคารพังทลายบางส่วนได้ ในกรณีของเสา มักจะทำได้โดยการหุ้มด้วยโครงสร้างที่ทนไฟ เช่น ก่ออิฐ คอนกรีต หรือแผ่นยิปซัม ส่วนคานอาจหุ้มด้วยคอนกรีต แผ่นยิปซัม หรือพ่นด้วยสารเคลือบเพื่อป้องกันความร้อนจากไฟ หรืออาจป้องกันด้วยโครงสร้างฝ้าเพดานที่ทนไฟ แอส เบสตอสเคยเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในการป้องกันไฟไหม้โครงสร้างเหล็กจนถึงต้นทศวรรษ 1970 ก่อนที่จะเข้าใจถึงความเสี่ยงต่อสุขภาพของเส้นใยแอสเบสตอสอย่างถ่องแท้

ผิวภายนอกของอาคารยึดติดกับโครงสร้างโดยใช้เทคนิคการก่อสร้างที่หลากหลายและรูปแบบสถาปัตยกรรมที่หลากหลาย อิฐ หินคอนกรีตเสริมเหล็กกระจกสถาปัตยกรรมแผ่นโลหะและแม้แต่สีทาถูกนำมาใช้เพื่อหุ้มโครงสร้างเพื่อป้องกันเหล็กจากสภาพอากาศ^{[ 3 ]}

โครงเหล็กขึ้นรูปเย็นเรียกอีกอย่างว่า โครงเหล็กน้ำหนักเบา (LSF)

แผ่นเหล็กชุบสังกะสีบางๆ สามารถขึ้นรูปเย็นเป็นโครงเหล็ก เพื่อใช้เป็น วัสดุก่อสร้างโครงสร้างหรือที่ไม่ใช่โครงสร้างสำหรับผนังภายนอกและผนังกั้นห้องในโครงการก่อสร้างที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ และโรงงานอุตสาหกรรม (ดังภาพ) ขนาดของห้องจะถูกกำหนดด้วยรางแนวนอนที่ยึดติดกับพื้นและเพดานเพื่อกำหนดขอบเขตของแต่ละห้อง โครงเหล็กแนวตั้งจะถูกจัดเรียงในราง โดยปกติจะเว้นระยะห่าง 16 นิ้ว (410 มม.) และยึดที่ด้านบนและด้านล่าง

โครงสร้างเหล็กที่ใช้ในงานก่อสร้าง ที่อยู่อาศัยโดยทั่วไป ได้แก่ เหล็กรูปตัว C และเหล็กรูปตัว U รวมถึงโครงสร้างรูปทรงอื่นๆ อีกมากมาย โดยทั่วไปแล้วเหล็กโครงสร้างจะมีความหนาตั้งแต่ 12 ถึง 25 เกจ เหล็กที่มีความหนามาก เช่น 12 และ 14 เกจ มักใช้เมื่อรับแรงตามแนวแกน (ขนานกับความยาวของเหล็ก) สูง เช่น ในงานก่อสร้างที่รับน้ำหนัก เหล็กที่มีความหนาปานกลาง เช่น 16 และ 18 เกจ มักใช้เมื่อไม่มีแรงตามแนวแกน แต่มีแรงด้านข้างสูง (ตั้งฉากกับเหล็ก) เช่น เหล็กโครงสร้างผนังภายนอกที่ต้องต้านทานแรงลมจากพายุเฮอริเคนตามแนวชายฝั่ง เหล็กที่มีความหนาน้อย เช่น 25 เกจ มักใช้เมื่อไม่มีแรงตามแนวแกนและมีแรงด้านข้างเบามาก เช่น ในงานก่อสร้างภายในที่เหล็กโครงสร้างทำหน้าที่เป็นโครงสร้างสำหรับผนังกั้นระหว่างห้อง การตกแต่งผนังจะยึดติดกับด้านข้างของเหล็กโครงสร้างทั้งสองด้านซึ่งมีความหนาแตกต่างกันไปตั้งแต่1+หนา 1/4 ถึง 3 นิ้ว (32 ถึง 76 มม . ) และความกว้างของเว็บมีตั้งแต่ 1+5/8 ถึง 14นิ้ว (41 ถึง 356 มม.) ส่วนสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะถูกตัดออกจากแผ่นใยเพื่อให้สามารถเดินสายไฟ ได้

โรงงานเหล็กผลิตเหล็กแผ่นชุบสังกะสี ซึ่งเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการผลิตเหล็กรูปทรงขึ้นรูปเย็น จากนั้นเหล็กแผ่นจะถูกรีดขึ้นรูปเป็นเหล็กรูปทรงต่างๆ ที่ใช้สำหรับงานโครงสร้าง เหล็กแผ่นจะถูกชุบสังกะสีเพื่อเพิ่มการป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนโครงสร้างเหล็กให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่ดีเยี่ยมเนื่องจากอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักของเหล็กสูง ทำให้สามารถรับน้ำหนัก ได้ ในระยะทางไกล และยังทนต่อแรงลมและแผ่นดินไหวได้อีกด้วย

ผนังโครงเหล็กสามารถออกแบบให้มีคุณสมบัติทางความร้อนและเสียงที่ดีเยี่ยมได้ หนึ่งในข้อควรพิจารณาเฉพาะเมื่อก่อสร้างโดยใช้เหล็กขึ้นรูปเย็นคือ การถ่ายเทความร้อนผ่านระบบผนังระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและพื้นที่ภายในที่ปรับอากาศ สามารถป้องกันการถ่ายเทความร้อนได้โดยการติดตั้งฉนวนกันความร้อนจากภายนอกตามแนวโครงเหล็ก ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "ฉนวนกันความร้อน"

โดยทั่วไป ระยะห่างระหว่างเสาโครงสร้างจะอยู่ที่ 16 นิ้ว (610 มม.) สำหรับผนังภายนอกและภายในบ้าน ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านการรับน้ำหนักที่ออกแบบไว้ สำหรับห้องชุดในสำนักงาน ระยะห่างจะอยู่ที่ 24 นิ้ว (610 มม.) สำหรับผนังทุกด้าน ยกเว้นบริเวณลิฟต์และบันได

เฟรมขึ้นรูปด้วยความร้อน หรือที่รู้จักกันในชื่อ เฟรมเหล็ก รีดร้อน ได้รับการออกแบบจากเหล็กที่ผ่านกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนที่เรียกว่าการรีดร้อน ในระหว่างกระบวนการนี้ ชิ้นส่วนเหล็กจะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า อุณหภูมิ การตกผลึกใหม่ ของเหล็ก (1,700 °F หรือ 930 °C) กระบวนการนี้จะปรับปรุงโครงสร้างของเกรนเหล็กและจัดเรียงโครงผลึก จากนั้นจะถูกส่งผ่านลูกกลิ้งที่มีความแม่นยำเพื่อให้ได้รูปทรงเฟรมที่ต้องการ^{[ 4 ]}

คุณลักษณะเด่นของโครงสร้างเหล็กขึ้นรูปด้วยความร้อนคือความหนาของคานที่มากกว่าและขนาดที่ใหญ่กว่า ทำให้มีความแข็งแรงทนทานกว่าโครงสร้างเหล็กขึ้นรูปด้วยความเย็น ความแข็งแรงโดยธรรมชาติเช่นนี้ทำให้โครงสร้างเหล็กขึ้นรูปด้วยความร้อนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในโครงสร้างขนาดใหญ่ เนื่องจากมีการเสียรูปน้อยมากเมื่อรับน้ำหนักมาก

แม้ว่าเหล็กแผ่นรีดร้อนมักจะมีต้นทุนต่อชิ้นสูงกว่าเหล็กแผ่นรีดเย็นในขั้นต้น แต่ประสิทธิภาพด้านต้นทุนจะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นเมื่อนำไปใช้ในการก่อสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ เนื่องจากโครงเหล็กแผ่นรีดร้อนต้องการจำนวนชิ้นส่วนน้อยกว่าในการรับน้ำหนักในระยะทางที่เท่ากัน ส่งผลให้ได้เปรียบทางเศรษฐกิจในโครงการขนาดใหญ่

การใช้เหล็กกล้าแทนเหล็กเพื่อวัตถุประสงค์ทางโครงสร้างในช่วงแรกเป็นไปอย่างช้าๆ อาคารโครงเหล็กแห่งแรกคือโรงงานปั่นปอDitherington Flax Millสร้างขึ้นในปี 1797 แต่กว่าการผลิตเหล็กกล้าจะมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะทำให้เหล็กกล้าเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายก็ต้องรอจนกระทั่งมีการพัฒนาวิธีการผลิตแบบ Bessemerในปี 1855 เหล็กกล้าราคาถูกที่มีความแข็งแรงดึงและอัดสูง รวมถึงความยืดหยุ่นที่ดี มีจำหน่ายตั้งแต่ประมาณปี 1870 แต่เหล็กหล่อและเหล็กดัดยังคงตอบสนองความต้องการผลิตภัณฑ์ก่อสร้างจากเหล็กเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากปัญหาในการผลิตเหล็กกล้าจากแร่ด่าง ปัญหาเหล่านี้ซึ่งเกิดจากฟอสฟอรัสเป็นหลัก ได้รับการแก้ไขโดยSidney Gilchrist Thomasในปี 1879

จนกระทั่งปี พ.ศ. 2423 ยุคของการก่อสร้างที่ใช้เหล็กกล้าอ่อนที่มีความน่าเชื่อถือจึงเริ่มต้นขึ้น ในเวลานั้นคุณภาพของเหล็กกล้าที่ผลิตได้มีความสม่ำเสมอในระดับหนึ่ง^{[ 5 ]}

อาคารโฮมอินชัวรันส์ (Home Insurance Building)ซึ่งสร้างเสร็จในปี 1885 เป็นอาคารแรกที่ใช้โครงสร้างแบบโครงเหล็ก โดยตัดหน้าที่รับน้ำหนักของผนังก่ออิฐออกไปอย่างสิ้นเชิง ในกรณีนี้ เสาเหล็กถูกฝังไว้ในผนังเท่านั้น และความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาเหล็กดูเหมือนจะเป็นรองจากความสามารถของผนังก่ออิฐ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องแรงลม ในสหรัฐอเมริกา อาคารโครงเหล็กแห่งแรกคืออาคารแรนด์ แมคนัลลี (Rand McNally Building)ในชิคาโก ซึ่งสร้างขึ้นในปี 1890

อาคารRoyal Insurance Buildingในลิเวอร์พูลซึ่งออกแบบโดยJames Francis Doyleในปี 1895 (สร้างขึ้นระหว่างปี 1896–1903) เป็นอาคารแรกในสหราชอาณาจักรที่ใช้โครงเหล็ก^{[ 6 ]}

• โครงสร้างค้ำยันแบบป้องกันการโก่งงอ (BRBF)
• ผนังกระจก (สถาปัตยกรรม)
• อาคารสำเร็จรูป
• อาคารเหล็ก
• เหล็กโครงสร้าง
• ความแข็งแกร่งเชิงโครงสร้าง
• โครงสร้างผ้าตึง

• Bussell, Michael (15 เมษายน 2551). "การใช้เหล็กและเหล็กกล้าในอาคาร" โครงสร้างและการก่อสร้างในการอนุรักษ์อาคารประวัติศาสตร์ (PDF) อ็อกซ์ ฟอร์ด สหราชอาณาจักร: Blackwell Publishing Ltd. doi : 10.1002/9780470691816.ch10 ISBN 978-0-470-69181-6.

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเหล็ก

• พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของการใช้เหล็กและเหล็กกล้าในอาคาร
• "มันมาแล้ว – อาคารเหล็กทั้งหมด" นิตยสาร Popular Science Monthly ฉบับเดือนพฤศจิกายน ปี 1928 หน้า 33
• เว็บไซต์สมาคมอุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็ก
• เว็บไซต์ของ Steel Framing Alliance
• สมาคมเหล็กโครงสร้างแห่งอังกฤษ / ข้อมูลเกี่ยวกับ SCI