Le mot skyscraper, qui veut dire gratte-ciel (Un gratte-ciel (de l'anglais skyscraper) est un immeuble dont la hauteur est très supérieure à la moyenne. La hauteur à...) en anglais, était à l'origine un surnom donné au grand mât (Le mât est un espar vertical (mis à part le beaupré) servant à soutenir les voiles sur un bateau à voiles. De manière...) d'un bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer, de façon volontaire ou non. Il...). Aujourd'hui le mot est exclusivement employé pour se rapporter à un immeuble (donc habitable) bien plus haut que la moyenne (Il y a plusieurs façon de calculer une moyenne d'un ensemble de nombres. Celle qu'il convient de retenir dépend de la...), communément plus haut que 500 pieds (152 mètres).

La hauteur des gratte-ciel n'est pas quelque chose d'exactement quantifiable, plusieurs définitions existant. Dans la suite du dossier je me baserai sur la hauteur structurelle, généralement reprise comme hauteur officielle et définissant le point le plus haut de la structure du bâtiment. Cette hauteur est différente de la hauteur totale (atteinte avec la classique antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes...), pouvant ajouter jusqu'à une centaine de mètres) et de la hauteur accessible (point le plus haut que l'ont peut atteindre par soi-même).

Voici un aperçu des gratte-ciel existant dépassant les 300 mètres :




Jusqu'au 19ème siècle, les bâtiments de plus de six étages étaient rares. Il était inconcevable de monter quotidiennement autant d'étages en escalier (L’escalier est une construction architecturale constituée d'une suite régulière de degrés permettant de passer...). En outre, la pression (La pression est la force exercée sur une surface donnée.) de l'eau (L’eau (que l'on peut aussi appeler oxyde de dihydrogène, hydroxyde d'hydrogène ou acide hydroxyque) est un...) courante n'était pas suffisante pour s'élever à plus de 15m. Le développement de l'acier, du béton (Béton est un terme générique qui désigne un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable,...) armé, des pompes à eau et l'apparition de l'ascenseur ont par la suite rendu possible la construction de bâtiments bien plus hauts, pouvant dépasser les 300 mètres.

Les gratte-ciel sont apparus pour la première fois dans les régions de New York et de Chicago (Chicago est une mégapole des États-Unis, située dans la partie nord du Middle West, à 1 280 kilomètres à l'ouest...) vers la fin du 19ème siècle. Le grand incendie de Chicago, qui détruisit une grande partie du centre ville, a permis l'essor de cette nouvelle approche architecturale permettant de faire face au prix élevé du terrain. A ce moment les gratte-ciel étaient uniquement fonctionnels, l'aspect extérieur passant au second plan.

Le Home Insurance Building, le premier "gratte-ciel" :

Conception 

Les gratte-ciel sont traditionnellement construits sous forme d'une tour monolithique organisée autour d'un noyau central comprenant notamment les voies de circulation verticale (escaliers, ascenseurs) et les conduites (eau, réseaux électriques et de communication). La structure porteuse peut être concentrée dans ce noyau central, ou répartie sur des piliers. Certains édifices ont également bénéficié d'une armature entièrement métallique.

En matière de construction, il y a une rivalité entre les tenants de la construction en béton, plus résistant au feu, et les tenants de la construction en acier. À l'origine, les gratte-ciel avaient une structure en acier, les murs n'étant pas porteurs. Pour les très grandes hauteurs l'acier est souvent préféré car le béton devient trop lourd, manque de flexibilité et n'est pas assez résistant.

Cependant, des bétons haute résistance ont été progressivement mis au point. Ainsi, pour pouvoir édifier la plus haute tour du monde, la Burj Dubai, la filiale BTP de Samsung a mis au point un béton capable de supporter une pression de 800 kg au centimètre carré. 330 000 mètres cubes de béton auront été utilisés pour cette tour.

La concentration des circulations en un point du bâtiment pose le problème de son évacuation en cas d'urgence si ces circulations sont rendues impraticables (notamment à cause d'un incendie). De la même manière, la concentration des structures porteuses peut rendre le bâtiment vulnérable si elles sont endommagées. Un autre problème rencontré est l'éclairage des zones les plus centrales au-delà d'une certaine distance, la lumière naturelle n'est plus suffisante pour qu'on puisse se passer d'éclairage artificiel.

Dans les zones hautement sismiques, comme le Japon, la construction d'immeubles de grande hauteur pose de redoutables problèmes de sécurité. Des systèmes complexes de vérins et de balanciers permettent aux immeubles de garder leur stabilité en cas de séismes.

Un gratte ciel comme tout bâtiment peut durer plus de 100 ans. Les gratte-ciel de New York construits durant les années 1890 existent toujours (du moins les plus hauts). Très souvent, un gratte-ciel est détruit pour faire place à un immeuble plus élevé.

Résistance aux catastrophes naturelles

Taiwan est une île soumise aux typhons et aux tremblements de terre. La tour 101, outre sa construction « feng shui » est équipée d'une boule d'acier de 660 tonnes suspendue au 92^e étage de la tour. Elle est dotée d'une amplitude pouvant aller jusqu'à 1,5 mètre pour amortir de 30 % à 40 % les mouvements de l'édifice causés par des vents violents dus aux typhons, aux tremblements de terres ou aux collisions avec un aéronef léger. L'aménagement de cette boule et de sa chambre ont été traités telle une oeuvre de design.

Lors d'un tremblement de terre survenu pendant le chantier, en 2002, deux grues ont chuté du 56^e étage, tuant cinq personnes dont deux grutiers.

Par ailleurs, les vitres sont deux fois plus résistantes que celle d'un building ordinaire. Une technique de fabrication différente aura permis cette augmentation de la résistance. Le manque de place aura causé de grand problème à l'équipe chargée de construire cette tour. C'est pourquoi le centre de commandement du projet s'est provisoirement installé dans l'immense sous-sol.

Plus hauts gratte-ciel du Monde achevés

1. Taipei 101 à Taipei, Taïwan, (2004), 508 m (la flèche est comptabilisée car elle fait partie intégrante de la structure du gratte-ciel ; la hauteur du toit est de 448 m).
2. La tour Shanghai World Financial Center de Shanghaï, République populaire de Chine, (2008), 492 m.
3. Petronas Twin Towers 1 et 2 à Kuala Lumpur, Malaisie, (1998), 452 m (flèches comprises ; toit : 410 m)
4. Willis Tower à Chicago, États-Unis, (1974), 442 m (527,3 m avec l'antenne)
5. Jin Mao Tower à Shanghai, Chine, (1999), 421 m.
6. Two International Finance Center, Hong-Kong, Chine, (2003), 412 m.
7. Citic Plaza, Guangzhou (Canton), Chine, (1996), 391 m.
8. Shun Hing Square, Shenzhen, Chine, (1996), 384 m.
9. Empire State Building, New York, États-Unis, (1931), 381 m (449 m avec l'antenne).
10. Central Plaza, Hong-Kong, Chine, (1992), 374 m.
11. Tour de la Banque de Chine, Hong-Kong,Chine (1989), 369 m.
12. Baiyoke Tower II, Bangkok, Thaïlande, 343,35 m.
13. Burj-Al-Arab, Dubaï, Émirats arabes unis, (1999), 321 m.

Liste des plus hauts gratte-ciel de l'Union européenne

Rang	Nom	Ville	Hauteur (m)	Étages	Année
1	Commerzbank Tower	Francfort	259	56	1997
2	Messeturm	Francfort	257	55	1990
3	Tour Repsol	Madrid	250	45	2008
4	Torre de Cristal	Madrid	249	45	2007
5	Torre Sacyr Vallehermoso	Madrid	236	52	2008
6	Torre Espacio	Madrid	236	57	2007
7	One Canada Square	Londres	235	50	1991
8	Palais de la culture et de la science	Varsovie	231	43	1955
9	Tour Montparnasse	Paris	210	59	1972
10	Westendtower	Francfort	208	53	1993
10=	Warsaw Trade Center	Varsovie	208	43	1999
12	Millennium Tower	Vienne	202	51	1999
13	Main Tower	Francfort	200	55	1999
13=	25 Canada Square	Londres	200	45	2001
13=	8 Canada Square	Londres	200	45	2002
16	HSB Turning Torso	Malmö	190	57	2005
17	Tour Total	La Défense	187	48	1985
17	Gran Hotel Bali	Benidorm	187	52	2002
19	Tour Trianon	Francfort	186	45	1993

Les plus hauts gratte-ciel du monde en construction

Plus hauts gratte-ciel en construction mondiaux classés par la hauteur totale de l'édifice (pas d'antenne)

Rang	Nom	Villes	Pays	Hauteur (antenne)	Hauteur (toit)	Étages	Années de constructions
1	Burj Dubai	Dubaï	Émirats arabes unis	818 m	787 m	162	2004-2009
2	Pentominium	Dubai	Émirats arabes unis	pas d’antenne	618 m	120	2012
2	TMkyM Sky Tree	Tokyo	Japon		611 m		2008-2011
4	Chicago Spire	Chicago	États-Unis	pas d'antenne	609 m	150	2007-2011
5	China 117 Tower	Tianjin	Chine	pas d'antenne	570 m	117	2012
6	Shanghai Tower	Shanghai	Chine	632 m (antenne télévision)	566 m	128	2014
7	Doha convention center	Doha	Qatar		551 m	112	2012
8	Burj Al Alam	Dubai	Émirats arabes unis		510 m	108	2011
9	Abraj Al Bait Towers	La Mecque	Arabie saoudite	577 m	485 m	76	2010
10	International Commerce Center	Hong-Kong	Chine	pas d'antenne	484 m	110	2002-2010
11	Kingkey Finance Tower	Shenzhen	Chine		439 m	97	2010
12	Guangzhou International Finance Center	Shenzhen	Chine		437 m	103	2009
13	Freedom Tower	New York	États-Unis	541,3 m (antenne télévision)	417 m	118	2006-2012