钢材虽强，却有其固有的弱点：耐火性能差、易腐蚀。这为多高层钢结构的安全应用带来了两大核心挑战，相应的防护设计至关重要，直接关系到建筑的全生命周期安全。
防火设计是首要课题。钢材在高温下强度会急剧下降，无保护的钢结构在火灾中可能在15-20分钟内失去承载力。因此，必须采取可靠的防火保护措施。主要方法包括：喷涂法（喷涂防火涂料）、包覆法（用防火板、硅钙板等包裹）、屏蔽法（将构件包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内）以及水冷却法（在空心钢柱内充水循环）。设计需根据构件的耐火极限要求，选择经济合理的保护方案。同时，主动消防系统（喷淋、报警）与被动防火保护相结合，构成完整防火体系。
防腐设计则是一场与时间的持久战。腐蚀会削弱构件截面，影响结构耐久性。防腐主要通过“涂层防护”实现，包括在工厂进行的底漆、中间漆、面漆多层涂装体系，以及后期定期维护。对处于严重腐蚀环境或难以维护的部位，可采用“镀锌”或“耐候钢”。防腐蚀设计需综合考虑环境腐蚀性、维护周期和全寿命成本，确保钢结构在几十年甚至上百年内安然无恙。
