为什么 9·11 恐怖袭击中双子塔在一段时间的燃烧后倒塌了？
首先，我们要明白，双子塔本身是当时世界上最宏伟的建筑之一，设计非常坚固。它们由一个强大的钢结构框架支撑，包括外部的巨型钢柱和内部的中央核心结构。楼板通过连接件固定在外部钢柱和内部核心结构上，构成了一个箱形结构，保证了整体的稳定性和承载能力。
第一击：飞机撞击的初始破坏
1. 动能冲击： 当飞机以极高的速度（波音767起飞重量下速度可达每小时800公里以上）撞击建筑时，巨大的动能造成了直接的物理破坏。飞机的机翼、机身和引擎穿透了外层钢柱和内部核心结构，撕裂了钢材，震落了混凝土和砖石，并且摧毁了原有的楼层结构。这就像用一把巨锤重重地砸向一栋精密的机器，即使是再坚固的机器也会因此产生严重的内部损伤。
2. 结构元件的破坏： 撞击的位置尤其关键。飞机撞击的楼层区间，其承重结构受到了最直接的损害。外围的巨型钢柱和内部的数根钢柱被破坏或弯曲，这使得该层楼板以及其上方楼层的重量，不得不转移到其余尚未受损的钢柱上。这相当于从支撑房屋的柱子中抽走了几根关键的，使得原本均匀分布的压力骤然集中到了剩余的结构上。
第二重打击：随之而来的大火
1. 航空燃油的燃烧： 飞机携带的航空燃油（煤油）量很大，撞击时这些燃油被溅射到建筑内部，并被飞机本身的引擎点燃。这种航空燃油燃烧的温度可以达到1000摄氏度（约1800华氏度）以上。
2. 高温对钢材的影响： 很多人可能认为钢材不会被烧化。这没错，在1000多摄氏度的高温下，钢材的熔点（约1500摄氏度）并没有达到，所以钢材并没有“熔化”而失去支撑。然而，高温对钢材的影响是使其强度急剧下降。
想象一下，钢柱就像一根根粗壮的骨骼，它们在常温下能够承受巨大的重量。但一旦被高温加热，钢材会发生“蠕变”（creep）现象，意思是在持续的高温和荷载作用下，它会发生不可逆的变形，即使温度低于熔点。
随着燃烧的持续，钢材会像软化的黄油一样逐渐变得柔软和膨胀。最初的撞击破坏已经削弱了部分的承载能力，而大火则进一步加速了这种削弱。
3. 楼板的弯曲和塌陷： 大火持续燃烧时，被加热的钢制楼板开始向下弯曲。由于楼板是连接外围钢柱和内部核心结构的，当楼板变形弯曲时，它会产生一个向内的拉力，将外围钢柱向内拉扯。这个额外的侧向力对于已经因为撞击而受损的外围钢柱来说是致命的，尤其是在高层建筑中，这种外力会进一步加剧结构的失稳。
4. “三柱效应”和连续倒塌的连锁反应：
撞击破坏了部分承重柱： 飞机撞击的同时，直接损坏了一部分的钢柱，尤其是位于撞击区域的。
大火削弱了剩余柱子的强度： 随着大火燃烧，所有暴露在火焰中的钢结构（包括柱子和楼板的连接件）的承载能力都在下降。
楼板的拉扯作用： 弯曲的楼板将剩余的外围钢柱向内拉扯，增加了这些柱子的侧向负荷，导致它们更容易屈服和变形。
当建筑某个楼层因为上述原因失去足够的支撑（例如，关键的几根钢柱因为高温而屈服变形，或者楼板连接件失效），该楼层的重量就会全部或大部分传递到下一层。如果下一层也受到了类似程度的损坏或加热，它就无法承受突然增加的负荷。
这种状况会迅速发展成一个“连锁反应”。失稳的楼层会像压倒多米诺骨牌一样，一层层向下压垮下方的楼层，直到整个建筑轰然倒塌。这就是所谓的“连续倒塌”（progressive collapse）。
为什么是内部倒塌？
当最上方的楼层开始因为结构失效而向下塌落时，它们巨大的质量和动量会对下方的楼层产生巨大的冲击力。这种冲击力远远超过了下方楼层的设计承载能力。
更关键的是，在9·11事件中，撞击和火灾的影响集中在建筑的中间区域。当这个区域的结构支撑失效后，其上方的部分建筑并没有直接的侧向支撑，而是被一个逐渐向下塌落的巨大质量“拖拽”着。由于该区域的结构已经无法支撑上方部分的重量，整个上部结构开始以一种相对垂直的方式向下加速。
这种向下的加速动能，以及其自身质量对下方结构的压迫，导致了人们看到的像是“内部”瓦解并向内倾倒的景象。随着下方楼层也被压垮，整个结构以相对垂直的速度崩塌。
简而言之：
你可以想象双子塔就像一个用许多钢管和钢板搭起来的巨大笼子，里面有很多楼层板。飞机撞击就像用巨大的石头砸烂了这个笼子的一部分，让一些关键的钢管断裂或弯曲。紧接着，飞机里的汽油像巨大的燃烧器，把笼子里的很多钢管和钢板都加热得变得像橡皮筋一样软。原本设计成相互支撑的结构，因为一部分损坏，一部分被高温削弱，再加上楼板变形产生的额外拉扯，最终无法承受自身的重量，就像一个内部结构被破坏且被加热到变形的笼子，从最受损的中间部分开始，一层层地向下崩溃，最终整个大楼被自己巨大的重量压垮。
这是一个由多重因素叠加造成的悲剧性后果，而不是单一的原因导致的。
网友意见
事实上，世贸双子楼并不是“短短的燃烧之后就倒塌了”，而是坚持了足够长的时间，为很多人提供了宝贵的疏散时间。
至于说“为什么最终会倒塌”，最想让大家弄明白这个问题的答案的，应该就是 LERA 公司，毕竟，自己公司的标志性作品轰然倒地，如果是由于设计原因，那么这个后果将是灾难性的。
在 LERA 的官网上，除了常见的 Home、Projects、News、Contact 之外，还有专门的一栏，叫做“
LERA | WTC - Sept. 11, 2001”。LERA 是这么说的：
作为世界贸易中心双子楼的结构设计工程师，LERA 与世贸双子楼之间有着特殊的纽带。修建双子楼的时候，我们的创始人 Leslie E. Roberson 主持了整个结构设计。此后的接近四十年里，我们也一直为双子楼提供专业技术支持，包括1993年爆炸案后修复工作。
就在我们的办公室里，我们亲眼目睹了第二架飞机撞上双子楼南塔。跟你们一样，我们无比悲伤和沉痛，因为数千人死于这场灾难......我们忧虑很多朋友的安危，不幸的是，一些朋友在这次袭击中失去了生命。
如果一架波音707在大雾中迷航，偶然撞上了双子楼，我们的设计可以抵御这种撞击。即使是被恐怖分子夺取的波音767，虽然体型更大、飞行速度更快，依然不能靠撞击来摧毁双子楼。但是，双子楼的消防系统没有能够控制住数千加仑航空燃油引发的大火，事实上，这超越了消防系统的能力范围。
虽然这场悲剧造成了严重的损失，我们感到庆幸的是，双子楼在坍塌前坚持了足够长的时间，为许多人提供了宝贵的逃生时间。
LERA 还提供了 FEMA 美国联邦紧急事务管理署和 SEI/ASCE 美国土木工程师协会结构工程师分会的联合调查报告 FEMA403 的摘要：
http://www. fema.gov/pdf/library/fe ma403_execsum.pdf。这也应该是
@Raymond Wang老师在回答中提到的调查报告。
这份报告描述的事故具体过程是这样的：
双子楼被飞机直接撞击的若干个楼层，立即发生了严重的结构破坏，包括局部的坍塌。但除了这个局部之外的其它部位，结构保持完好。但是，由于飞机撞击大楼，导致飞机上的航空燃料被点燃。撞击产生的巨大火球瞬间消耗了一部分燃油。剩下的燃油沿着楼层流到电梯井和管道井里，在整个建筑的上半部分引发了大火。随着大火的蔓延，主体钢结构的承载能力被逐渐削弱，最终导致了大楼的整体坍塌。
这份报告提到的双子楼坚持的时间足够长、撤离人员比较多的原因包括：
- 钢结构体系的 robustness 和 redundancy （鲁棒/强健 和 冗余/备份）
- 足够多的带有醒目疏散标志和紧急照明的疏散楼梯
- 楼内人员认真有序的执行了既定的紧急疏散计划
报告还提到了这次事故所引发的思考包括：
- 双子楼的钢桁架楼板的 robustness 和 redundancy 与其它结构体系的比较
- 疏散通道周围是否有必要采用抗撞击的围护措施
- 在撞击和爆炸下对建筑内部的被动防火措施的保护
- 疏散通道集中布置在中央核心筒内和分散布置在建筑平面内的比较
报告给出的部分建议包括：
- 更多的社会资源应该放在航空安全和其它安保措施上，而不是让建筑结构能够抵御类似的飞机撞击。
- 对建筑结构的防火需要做进一步的研究和分析。
- 在结构工程师和消防工程师之间建立更密切的联系，包括协同设计、互相培训。
- 重视居民和用户的紧急疏散演习。
- 普及建筑结构知识，让用户和居民了解基本的建筑法规、规范、设计荷载、以及哪些极端情况是设计时所没有考虑的。
- 成立一个结构工程紧急响应计划（Structural Engineering Emergency Response Plan），让有专业技术经验的工程师志愿者可以更快更高效的参与到灾难的营救和处理中。
世贸中心双子楼是典型的钢结构框筒，同时也是一个现代主义/国际主义建筑的代表作品。框筒体系在国内比较少见，因为牺牲了外墙的开窗面积，所以不太受国内业主青睐。世贸中心双子楼采用了外围密柱框筒，钢框架柱的间距非常密，照片上很密的竖向线条就是一根根钢框筒柱，而柱子和柱子之间的钢裙梁也非常高，所以开窗面积很小。但是好处是不需要“傻大笨粗”的混凝土筒体，空间非常宽敞。建筑内部的普通钢柱子只承受竖向荷载，侧向荷载全部由外圈的密柱框筒承担。
一定意义上，防火问题是钢结构的阿喀琉斯之踵。结构钢材在摄氏600度左右时，强度已经下降到50%左右，事实上的承载力可能已经低于实际的负荷；温度达到1200～1400度时，钢材丧失全部的结构强度。建筑物上部的重量压下来，就像多米诺骨牌一样，造成建筑结构的整体逐层垮塌。虽然世贸双塔采取了消防保护措施，但在这样的灾难面前，实在是杯水车薪。
就我个人而言，不管是在结构意义上，还是在建筑意义上，世贸双子楼都非常优雅。如此美丽的东西，却毁于这样的无妄之灾，思之实在是令人心痛。但没办法，人类的愚蠢和狂妄又有谁能解决。至少，这样的灾难不是工程学所应该和能够应对的。
PS: 看了评论和其它回答，再多说一句，直白说，我个人觉得，这种事故根本就不在结构工程学范畴之内。就像核弹可以轻易摧毁一切建筑结构，但我们不可能在结构设计中考虑核爆的冲击力和高温，否则，每栋建筑的造价都是天文数字。如何避免建筑物被核弹摧毁，这是政治家的议题，不是结构工程师的议题。
PS: 很多人质疑“足够长”，质疑“去问问没跑出来的人，什么叫足够长”。
这个“足够长”不是我定义的，是 SEI/ASCE 定义的。当时整个世贸中心共有约58000人，事故最终造成2830人死亡，其中403人为赶来营救的消防人员。我不知道对于这些“义正言辞“的人们，到底多长才算是足够长？
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忽然心血来潮来更新。也希望这些更新可以回答一些评论里面的疑问。
～～～～～～～～～～更新在原答案下方。
忽然觉得对这个问题有种不吐不快的感觉，看到那么多人用各种计算，各种所谓的理论去强调2栋世贸大楼（实际上是三栋）坍塌的是多么的合理，在我看来这帮人，只不过是在一本正经的扯淡罢了。
据我所知，很多专家以结果推过程的方式提了很多假设，也做过计算机模拟，来证明世贸双子星倒塌的合理性（不包括没人敢提的七号楼）。但是他们当中没有一个人，能够用1:100的实体模型复现失效状态，来证明他们的理论。
我们老师做建筑受力分析时，除了完全成熟的模型（一般是住宅公寓），无论计算机模拟的结论如何，都会要我们搭一个实体模型检验一下。然而面对世贸这样令建筑界极为震惊的个案，甚至是完全可以改写高层建筑的标准的个案，那些专家表现的却是那样的草率。
一个楼塌掉，崩溃的案子我见了很多，也做过很多的失效分析。正因为如此，我越不能理解一个钢结构的楼如何能在中下层承重结构完好的情况下，能毫无抵抗的以自由落体的速度崩落。事实上钢材对高层结构来说，是能够提供弹性受力的，它能够以自己的弯曲来提供足够的缓冲。所以在实物模型中，高层结构失效，钢结构的表现应该更像一个麻花而不是一个脆饼。
我曾在闲暇时搭过1:500的简易模型，但无论是撞击，点火甚至是加了重压，都完全无法复现世贸倒塌的效果。甚至而言在有效模拟下，对上层和中层同时进行理想破坏都不能完全摧毁模型。
在这里看到各位大神振振有词的通过各种计算，推测来说明世贸大楼就是应该塌，却没一个人以一个建筑人最基本务实精神来拿实物模型来复现失效过程，不禁感到些许失望。希望真的有人能用实验而不是直接用阴谋论这样的大帽子来面对质疑者吧。
～～～～～～～～～～我是更新。
鄙人已经毕业多年。职称已拿到，目前没有什么追求。正在某都的某所里面混吃等死。平时的主要工作是吹牛，副业是画画图纸，写写报告，做做结构分析什么的。
上面提到模拟世贸大楼的简易模型是我刚进所的时候搞得。那时候年轻气盛，精力过剩，领导安排的什么活都没有二话（不像现在已经是个老油条了）特别有求知欲。而且特别愿意动手。
因为这个东西不用测抗共振，抗剪切，抗风阻，所以实验条件非常简单。就是测他顶部极端燃烧情况下的失效作用。
搭这个模型前前后后花了我大概一个半月的时间吧。当时也就是用空的时间，用其他实验剩下来的边角料来搞。我师傅那时候也帮了我一些忙。模型外轮廓尺寸误差大概在1%左右。为了保证更好的模拟当时的情况。我按照照片弄断了相应部位的支撑结构，并在相应部位塞进了泡饱汽油的蜂窝板。并且为了增加头部负载，我在模型的顶上又加了一个铁块（用漆包线绑住，不参与结构）。为了让他更快倒塌，我还有在中间偏上的位置等比去掉了一些支撑结构。
这里再说明一下。那些质疑模型参数的我这里想说，搭建这个模型是经过严格理论计算的（等效模型的理论已经非常成熟了，基本可以验证模拟真实情况下的状态。而且我这个只是做一个简易模拟，要求就更低了。）。这个模型我不保证跟世贸大厦的受力状况完全一样。但可以保证等效载荷和绝对超过911当时世贸大楼顶部所受到载荷。也可以保证等效燃烧绝对超过911当时的燃烧状况。
当时做实验的时候，我好几个同事都老兴奋了。整个模型烧得跟一个火把一样。（模型装的实验室旁边的空地上，我们还特别拿个灭火器在旁边等着，当时就怕领导过来）但是这个模型就是结结实实地挺在那里。为了让模型更快失效，我还拿榔头敲顶部的铁块。导致模型上部被我破坏过的地方明显开始出现失效，整个头部已经歪掉。但是没有出现期待之中的倒塌。
这个实验也许做得不是那么严谨，但绝对证明顶部失火对下面的结构失效影响及其有限。就更不要说让整个楼崩溃了。至于让整个建筑呈自由落体的速度往下崩溃，那就更加无法想象了。
另外再说一个事情，根据911事件当时的录像。整个大楼明显是属于一个闷烧的状态，大火并没有蔓延开，其火焰的温度绝对无法与形成外侧明火的温度相比。
～～～～～～～～～～先就这样了，以后有兴趣再更新吧。
简单的说，不同的建筑材料的耐火性不同
耐火性，不是防火性。建筑物不可能防火，除非不住人，因为人总会用一些能燃的东西。一旦烧起来，能抗多久，能抗到什么程度，就依靠这个耐火性。
钢结构的房屋，各方面属性都不错，唯独这个耐火性很差。有人说钢怎么会不耐火，因为你眼中的火只是煮开水而已。房屋燃烧带来的热量是很高的，而大多数金属的通病就在于高温会软化甚至融化。
为什么大家都喜欢混凝土呢，因为在同等成本之下，混凝土的综合性能最强。当然也有一些局限性，所以有时候没有用混凝土。任何东西都是有弱点的。
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