Theo dòng lịch sử, những tòa tháp cao hơn 100 mét thường chỉ là cột mốc, công trình trang trí hoặc biểu tượng thiếu tính thực tế. Chỉ với sự ra đời của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai, những tòa nhà chọc trời thực sự hoạt động mới xuất hiện.

Trong thời gian này, nhu cầu về văn phòng hành chính ngày càng tăng khi các công ty khổng lồ tìm cách thiết lập sự hiện diện của họ ở các thành phố, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao dịch cổ phiếu của họ dễ dàng hơn và nhu cầu về không gian văn phòng lớn hơn.

Tòa nhà Woolworth, được xây dựng ở New York, Mỹ từ năm 1910 đến năm 1913, có thể được coi là tòa nhà chọc trời đích thực đầu tiên trên thế giới.

Cao vút tới 241 mét, nó giữ danh hiệu tòa nhà cao nhất thế giới cho đến khi tòa nhà Chrysler cao 320 mét được hoàn thành vào năm 1929.

Tòa nhà Woolworth đóng vai trò là hình mẫu tiên phong cho các tòa nhà chọc trời tiếp theo xuất hiện vào những năm 1920 và hơn thế nữa.

Ở các thành phố hiện đại, các tòa nhà chọc trời đã trở thành biểu tượng của sự phát triển đô thị. Đứng kiêu hãnh ở trung tâm cảnh quan đô thị, chúng đóng vai trò là địa điểm nổi bật. Tuy nhiên, người ta có thể đặt câu hỏi làm thế nào những cấu trúc khổng lồ này có thể chịu được sức gió mạnh.

Trái ngược với suy nghĩ thông thường, bê tông cốt thép, vật liệu chính được sử dụng để xây dựng các tòa nhà chọc trời, có độ đàn hồi nhất định. Ngay cả những vật thể cứng nhắc, bao gồm cả bê tông được sử dụng trong xây dựng các tòa nhà chọc trời, cũng thể hiện mức độ đàn hồi.

Khi đối mặt với gió lớn, khả năng lắc lư của tòa nhà là rất quan trọng. Bằng cách cho phép chuyển động có kiểm soát ở phía trên, cấu trúc giảm thiểu tác động của lực gió mạnh và giảm thiểu thiệt hại tiềm tàng đối với các thành phần cấu trúc khác nhau.

Các kỹ sư cố tình thiết kế các tòa nhà chọc trời để lắc lư, giống như sự đung đưa duyên dáng của một cây cao trong gió. Hầu hết các tòa nhà chọc trời có thể chịu được sự dịch chuyển đáng kể hàng chục cm theo bất kỳ hướng nào mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc của chúng.

Khi thiết kế và xây dựng các tòa nhà chọc trời, các kỹ sư cân nhắc tỉ mỉ nhiều yếu tố để đảm bảo sự ổn định và an toàn, đặc biệt là trong môi trường có nhiều gió.

Thiết kế kết cấu: các tòa nhà chọc trời sử dụng các kỹ thuật thiết kế kết cấu tiên tiến. Việc xây dựng thường liên quan đến việc sử dụng bê tông cốt thép, kết cấu thép hoặc kết hợp cả hai, tạo thành bộ khung vững chắc của tòa nhà.

Những vật liệu này có độ bền và độ cứng tuyệt vời, giúp chúng chịu được ứng suất và biến dạng do lực gió gây ra.

Thử nghiệm trong đường hầm gió: trong giai đoạn thiết kế, các kỹ sư sử dụng thử nghiệm đường hầm gió để mô phỏng tác động của các tốc độ gió khác nhau lên tòa nhà.

Bằng cách sử dụng các mô hình thu nhỏ, họ đánh giá và tối ưu hóa các đặc tính cản gió và phản ứng cấu trúc của tòa nhà. Cách tiếp cận này hỗ trợ việc xác định hình dạng thiết kế và các thông số kết cấu tối ưu để giảm thiểu ảnh hưởng của gió lên tòa nhà.

Hướng gió và thiết kế chống gió: các kỹ sư nghiên cứu tỉ mỉ khí hậu địa phương và hướng gió thịnh hành tại vị trí tòa nhà.

Họ thiết kế hình dạng và mặt tiền của công trình phù hợp, có tính đến tốc độ và hướng gió tối đa tại địa phương. Việc kết hợp các đặc tính chống gió thích hợp như mặt tiền dốc, bề mặt không đều và giảm diện tích mái giúp giảm thiểu tác động và áp lực của gió lên công trình.

Sự phát triển của các tòa nhà chọc trời như những cấu trúc thực tế và có khả năng phục hồi đại diện cho một cột mốc quan trọng trong lịch sử kiến trúc và kỹ thuật. Những tuyệt tác cao chót vót này, điển hình là tòa nhà Woolworth, không chỉ tượng trưng cho sự phát triển đô thị mà còn thể hiện sự khéo léo của các kỹ sư ưu tiên sự ổn định và an toàn khi đối mặt với những cơn gió mạnh.

Thông qua thiết kế kết cấu tiên tiến, thử nghiệm trong hầm gió và xem xét cẩn thận các tính năng chống gió, các kỹ sư tiếp tục vượt qua các ranh giới của việc xây dựng tòa nhà chọc trời, tạo ra những tòa nhà ngày càng cao hơn và kiên cường hơn, tôn lên đường chân trời của các thành phố hiện đại.