Untuk waktu yang lama, para insinyur, dan arsitek berspekulasi tentang seberapa tinggi gedung pencakar langit secara teoritis. Frank Lloyd Wright, yang dianggap sebagai arsitek Amerika terbesar sepanjang masa, merancang menara setinggi 1 mil (1.73 km), The Illinois. Menara ini akan dibangun di Chicago dan memiliki 528 lantai. Itu dirancang pada tahun 1956 dan mungkin bisa dibangun pada waktu itu, tetapi dengan biaya yang besar.
Bahan struktural bukan merupakan faktor pembatas utama pada ketinggian bangunan. Bangunan yang sangat tinggi seringkali sangat ringan untuk ukurannya; lagi pula, mereka kebanyakan adalah ruang kosong. Baja cukup kuat untuk menopang struktur 6.2 mil (10 km) atau lebih tinggi, sementara komposit canggih mungkin mendukung bangunan yang mencapai 62 mil (100 km) atau lebih.
Tiga batasan utama pada ketinggian gedung pencakar langit adalah angin, elevator, dan anggaran.
Tabel ketinggian vs. kecepatan angin maksimum terlihat mendekati berikut ini, untuk hari yang tenang di daerah beriklim sedang:
Tinggi
kecepatan angin maksimum
2 km (1.24 mi)
22 mph
4 km (2.28 mi)
56 mph
6 km (4.52 mi)
90 mph
8 km (4.97 mi)
134 mph
10 km (6.21 mi)
179 mph
12 km (7.46 mi)
200 mph
Di atas ketinggian sekitar 7.45 mil (12 km), angin menjadi tenang. Juga perlu diperhatikan adalah bahwa udara menjadi lebih tipis dengan meningkatnya ketinggian, sedikit mengurangi beban angin kencang. Di puncak Gunung Everest, sedikit kurang dari 5.5 mil (~ ketinggian 9 km), udara sekitar empat kali lebih tipis daripada di permukaan laut.
Untuk melawan kekuatan angin pada gedung pencakar langit di atas ketinggian sekitar 500 kaki (195 m) memerlukan fitur desain khusus. Ini mungkin termasuk penyeimbang internal yang besar, terbuat dari logam atau bahkan bak air, yang bergeser untuk mendistribusikan kembali berat ke arah pusat bangunan. Bangunan yang terdiri dari beberapa batang, seperti Empire State Building di New York dan Burj Khalifa di Uni Emirat Arab, juga bagus dalam meredam angin.
Peningkatan kapasitas beban beton baru-baru ini memungkinkan penggunaan bahan kaku ini sebagai bahan bangunan untuk gedung yang sangat tinggi, menawarkan kemewahan peredam angin yang tidak tersedia dengan baja saja. Hotel Ryugyong di Korea Utara, meskipun tidak pernah selesai, akan menjadi contoh penggunaan beton sebagai bahan bangunan untuk jenis struktur ini. Masalah dengan angin pasti akan menantang, tetapi tidak terpecahkan.
Faktor lift adalah batasan utama lainnya pada ketinggian. Semakin tinggi bangunan, semakin banyak orang tinggal dan bekerja di sana, dan semakin banyak ruang di lantai dasar yang harus digunakan untuk lift. Tantangan ini telah diatasi dengan dua strategi: menggunakan lift bertingkat ganda, dan menggunakan lobi langit sebagai titik perantara bagi pelancong lift. Dengan menggunakan lobi langit dan elevator lokal untuk bagian kecil bangunan, selusin atau lebih elevator dapat berbagi satu poros, sangat meningkatkan efisiensi. Untuk bangunan yang sangat tinggi dengan ukuran lebih dari 6,500 kaki (2 km) atau lebih, elevator bertingkat banyak, seperti elevator 5 lantai, mungkin perlu digunakan. Jika tidak, seluruh lantai dasar didominasi oleh elevator.
Batasan utama terakhir pada ukuran gedung pencakar langit, tentu saja, adalah anggaran. Burj Khalifa, gedung tertinggi di dunia saat ini dengan ketinggian 2,717 kaki (828 m), menelan biaya sekitar $4 miliar Dolar AS (USD). Dengan asumsi biaya meningkat secara linier dengan peningkatan ketinggian (asumsi yang murah hati), membangun struktur setinggi 6,500 kaki (2 km) mungkin menghabiskan biaya $10 miliar USD. Ini mungkin di sekitar batas dari apa yang akan dibelanjakan pengembang untuk satu proyek, meskipun hanya waktu yang akan memberi tahu.