ภายในปี 2563 จำนวนอาคารขนาดใหญ่จะเพิ่มขึ้นกว่าสองเท่าเมื่อศูนย์การเงิน Ping An Finance Centre ในเซินเจิ้นในเซินเจิ้น, Greenland Center ในอู่ฮั่น, Merdeka PNB118 ในกัวลาลัมเปอร์ และ Kingdom Tower ในเมืองเจดดาห์ ประเทศซาอุดีอาระเบีย ซึ่งทั้งหมดอยู่ระหว่างการก่อสร้างแล้วเสร็จ ในการสร้างยักษ์ใหญ่เหล่านี้ วิศวกรต้องหาวิธีการใหม่ๆ ที่เป็นนวัตกรรมเพื่อท้าทายแรงโน้มถ่วง ลมหมุน แรงด้านข้างและแผ่นดินไหว

ตึกระฟ้าแห่งแรกของโลกคืออาคารประกันบ้านในชิคาโก เป็นอาคารสูงแห่งแรกที่ใช้โครงสร้างโครงกระดูกโดยใช้เหล็กโครงสร้างเพื่อรองรับน้ำหนักของอาคาร ภารกิจสร้างความสูงได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว และดูเหมือนว่าจะไม่มีที่สิ้นสุดว่าเรายินดีที่จะสร้างความสูงแค่ไหน ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราจะได้เห็นอาคารแรกที่สูงถึง 3,280 ฟุต (1 กม.) ในขณะที่ยังมีการเสนอให้สูงกว่านี้อีก วันหนึ่งเราอาจจะได้เห็นตึกระฟ้าสูงหนึ่งไมล์ด้วยซ้ำ Frank Lloyd Wright จินตนาการย้อนกลับไปในปี 1956 ชื่อว่า The Illinois ซึ่งเขากล่าวว่าในทางเทคนิคแล้วเป็นไปได้

โครงเหล็กโครงสร้างรับน้ำหนักที่สร้างขึ้นโดยสถาปนิก William Le Baron Jenney สำหรับอาคารประกันบ้านนำไปสู่การพัฒนาโครงกระดูกชิคาโก โครงสร้างท่อที่พัฒนาโดย Fazlur Khan ในปี 1960 ประกอบด้วยเสาตามด้านนอกของอาคารซึ่งเชื่อมต่อถึงกันและแกนกลางของอาคาร สิ่งนี้ทำให้มีพื้นที่ใช้สอยในอาคารมากขึ้นเนื่องจากจำเป็นต้องใช้เสาภายในน้อยลงและถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับอาคารมากกว่า 40 ชั้นมานานหลายทศวรรษ

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา รูปทรงต่างๆ ที่ใช้ท่อนี้ได้รับการพัฒนา เช่น ท่อมัดและท่อมัดรวมที่ใช้สำหรับหอคอยวิลลิส (เซียร์ส) ข้อจำกัดประการหนึ่งของระบบท่อคือ ฐานของอาคารจะต้องขยายตามความสูงตามสัดส่วน ซึ่งหมายความว่าอาคารที่มีความสูงมากจะต้องใช้พื้นที่ที่ใหญ่กว่ามาก

ระบบโครงสร้างมีการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง สำหรับเบิร์จคาลิฟานั้น ระบบแกนค้ำยันได้รับการพัฒนา โดยมีแกนกลางหกเหลี่ยมพร้อมคานค้ำยันสามเหลี่ยมสามอันเพื่อความมั่นคง คิงดอมทาวเวอร์จะนำเสนอวิวัฒนาการครั้งต่อไปของระบบโครงสร้างนี้โดยมีแกนกลางค้ำยัน

อาคารสูงพลิ้วไหวตามสายลม ซึ่งได้รับการออกแบบมาให้ เพื่อบรรเทาปริมาณการแกว่งที่ผู้พักอาศัยในอาคารรู้สึกได้ ตึกระฟ้าบางแห่งจึงได้ติดตั้งเครื่องลดแรงสั่นสะเทือนไว้ใกล้กับด้านบนของอาคาร โดยพื้นฐานแล้วแดมเปอร์นั้นเป็นลูกตุ้มขนาดยักษ์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวถ่วงและมักทำจากแผ่นเหล็กที่มีศูนย์กลางศูนย์กลางขนาดยักษ์ซ้อนกันอยู่ด้านบนของแต่ละแผ่นและเชื่อมเข้าด้วยกัน เมื่อลมปะทะอาคาร ตัวแดมเปอร์จะแกว่งไปในทิศทางตรงกันข้ามที่ความถี่เดียวกันเพื่อลดการเคลื่อนที่ของอาคาร

เซี่ยงไฮ้ทาวเวอร์มีแดมเปอร์มวล 1,200 ตันที่แขวนอยู่เหนือแดมเปอร์กระแสไหลวน แดมเปอร์กระแสไหลวนทำจากแผ่นทองแดงขนาดใหญ่ที่หุ้มด้วยแม่เหล็ก ประจุแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อมวลแดมเปอร์ผ่านแม่เหล็กจะขยายเอฟเฟกต์การหน่วง วิธีอื่นในการบรรเทาลมหมุน ได้แก่ การลดขนาดการออกแบบอาคารในขณะที่ยกขึ้น การใส่รอยบากหรือทำหน้าตัดที่แตกต่างกันเพื่อทำให้ลมสับสน หรือมีช่องเปิดผ่านกลางอาคารเพื่อทำให้กระแสลมอ่อนลง

อุปสรรคอีกอย่างที่วิศวกรต้องจัดการคือระบบขนส่งของอาคาร สายเคเบิลเหล็กหนักที่ใช้ในการยกลิฟต์จำกัดความสูงที่ลิฟต์สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างปลอดภัยประมาณ 1,640 ฟุต เนื่องจากน้ำหนักของสายเคเบิล ขนาดของมอเตอร์และกำลังที่จำเป็นในการยกที่สูงขึ้นไปพร้อมกับโครงสร้างที่จำเป็นในการรองรับน้ำหนักจะกลายเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้

การนำผู้โดยสารขึ้นไปยังชั้นที่สูงขึ้นไปโดยไม่ต้องใช้เวลานานหรือต้องหยุดที่ล็อบบี้ลอยฟ้าหลายแห่งเพื่อเปลี่ยนลิฟต์ถือเป็นเรื่องท้าทาย รถลิฟต์สองชั้นและระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อพาผู้โดยสารไปยังชั้นที่ต้องการอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็ลดเวลารออีกด้วย ความก้าวหน้าใหม่ในการลดแรงสั่นสะเทือนและการควบคุมแรงกดทำให้การเดินทางเร็วขึ้นสะดวกสบายยิ่งขึ้นและลดอาการอาเจียน

ในปี 2013 โคเน่ ซึ่งเป็นบริษัทลิฟต์ในฟินแลนด์ได้เปิดตัว UltraRope ซึ่งมีแกนคาร์บอนไฟเบอร์หุ้มด้วยสารเคลือบที่มีแรงเสียดทานสูง สายเคเบิลใหม่นี้มีน้ำหนักน้อยกว่าสายเคเบิลเหล็กที่เทียบเท่ากันถึง 90% มีอายุการใช้งานยาวนานเป็นสองเท่า จะลดการใช้พลังงานลง 15% และจะช่วยให้รถลิฟต์เดินทางได้สูงถึง 3,281 ฟุต ซึ่งเป็นสองเท่าของความสูงสูงสุดที่มีประสิทธิภาพของสายเคเบิลเหล็กในปัจจุบัน UltraRope ได้รับการติดตั้งครั้งแรกที่โรงแรม Marina Bay Sands ในสิงคโปร์

ลิฟต์ที่ใช้เทคโนโลยี UltraRope กำลังได้รับการติดตั้งใน Kingdom Tower ซึ่งปัจจุบันอยู่ระหว่างการก่อสร้างในเมืองเจดดาห์ ประเทศซาอุดีอาระเบีย ตึกระฟ้าขนาดใหญ่แห่งนี้คาดว่าจะเป็นอาคารที่สูงที่สุดในโลกเมื่อสร้างเสร็จ โดยมีความสูงถึง 3,281 ฟุต อาคารจะใช้ UltraRope เพื่อสร้างลิฟต์ที่สูงที่สุดในโลกที่ความสูง 2,165 ฟุต และมีรถยนต์สองชั้นที่เร็วที่สุดในโลกที่จะ เดินทางด้วยความเร็ว 22 ไมล์ต่อชั่วโมง

ในทางกลับกัน ThyssenKrupp กำลังจัดการกับปัญหาสายเคเบิลเหล็กหนักด้วยการกำจัดสายเคเบิลเหล่านั้นทั้งหมด ด้วยการเลิกใช้สายเคเบิลในการยกและลดระดับตัวลิฟต์โดยสิ้นเชิง MULTI ของ ThyssenKrupp หมายความว่าลิฟต์จะสามารถเข้าถึงความสูงเกินกว่าที่เทคโนโลยี UltraRope ของโคเน่อนุญาต นอกเหนือจากการปลดปล่อยลิฟต์จากขีดจำกัดความสูงแล้ว ยังช่วยขจัดข้อจำกัดในการเดินทางในสองทิศทางเท่านั้น ขึ้นและลง เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้รถลิฟต์วิ่งได้ทั้งแนวนอนและแนวตั้ง และให้รถหลายคันทำงานในแต่ละเพลาพร้อมกันได้

เมื่อปีที่แล้ว ThyssenKrupp ได้เปิดตัวโมเดลการทำงานขนาด 1:3 ของระบบ MULTI ที่ศูนย์นวัตกรรมในเมืองกิฆอน ประเทศสเปน พวกเขาวางแผนที่จะเตรียมแบบจำลองขนาดเต็มให้พร้อมสำหรับการสาธิตต่อสาธารณะในปีหน้า ณ หอทดสอบแห่งใหม่ในเมืองรอตไวล์ ประเทศเยอรมนี หอทดสอบนี้คาดว่าจะเริ่มดำเนินการทดลองในเดือนธันวาคม

MULTI ใช้เทคโนโลยีมอเตอร์แนวราบแบบแม่เหล็กลอยแบบเดียวกับที่ใช้ในรถไฟ Transrapid Shanghai Maglev Transrapid International เป็นการร่วมทุนระหว่าง ThyssenKrupp และ Siemens ระบบควบคุมและคุณลักษณะด้านความปลอดภัยสำหรับ MULTI จะขึ้นอยู่กับระบบลิฟต์ TWIN ของ ThyssenKrupp ซึ่งช่วยให้รถลิฟต์สองคันทำงานแยกจากกันในปล่องลิฟต์เดียวกัน รถลิฟต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองจะมีระบบเบรกหลายระดับและการถ่ายโอนพลังงานแบบเหนี่ยวนำจากปล่องลิฟต์ไปยังรถแต่ละคัน

เทคโนโลยียังมีบทบาทในการออกแบบและสร้างอาคารสูงอีกด้วย เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติช่วยให้วิศวกรสามารถสร้างต้นแบบส่วนประกอบต่างๆ ของอาคารได้อย่างง่ายดาย และทดสอบในอุโมงค์ลม การสร้างแบบจำลองข้อมูลอาคาร (BIM) และการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ 3 มิติช่วยให้สถาปนิกและวิศวกรประเมินได้อย่างแม่นยำว่าอาคารจะดำเนินการอย่างไรในสภาพแวดล้อมจริง ซึ่งอาจนำไปสู่การลดองค์ประกอบโครงสร้างที่ซ้ำซ้อนซึ่งตึกระฟ้าในอดีตต้องพึ่งพา

กระแสของอาคารขนาดใหญ่จะยังคงดำเนินต่อไปหรือไม่นั้นใครๆ ก็เดาได้ ต้นทุนจะยังคงเป็นปัจจัยในการสูงขึ้น ในขณะที่มีอาคารสูงเพียงสี่เมกะไบต์ที่กำลังก่อสร้างอยู่ในขณะนี้ มีตึกระฟ้าซุปเปอร์สูงมากกว่า 140 แห่ง ซึ่งสูงกว่า 984 ฟุตซึ่งปัจจุบันถูกสร้างขึ้นทั่วโลก

บางทีวันหนึ่ง CTBUH จะต้องสร้างหมวดหมู่ใหม่ เช่น "ไฮเปอร์ทอล" หรือ "กิกะทอล" ข้อเสนอเจ้าสาวแห่งอ่าวที่ความสูง 3,780 ฟุตในเมืองบาสรา ประเทศอิรัก มีกำหนดจะแซงหน้าคิงดอมทาวเวอร์ ซึ่งยังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง ซึ่งถือเป็นตึกที่สูงที่สุดในโลก

สำหรับอาคารสูงส่วนใหญ่ ผู้เชี่ยวชาญเห็นพ้องกันว่าคำถามไม่ได้อยู่ที่ว่าโครงสร้างจะสามารถสร้างได้อย่างปลอดภัยได้สูงแค่ไหน แต่เป็นคำถามที่ว่าคนๆ หนึ่งยินดีจ่ายเงินเท่าไรเพื่อไปที่นั่นมากกว่า