建物が地震で揺すられた場合に建物は振動して揺れ始める。地震が収まると被害が無ければ建物は現状復帰する。しかし地震の規模が大きくなると建物は損傷し傾き、場合により倒壊となる。この当たり前の現象を構造工学的に深く掘り下げて考えて見る事にする。
力学的モデルとして、市販の肩叩き健康器具でゴルフボールに螺旋状針金の先端にゴルフボールを取り付けたモデルを考える。一質点のバネモデルとして建物の性質と対比して考えてみる。
まず、以下の文章を読むにあたり用語の定義をしておく。「弾性」とは元の寸法に戻る性質、「塑性」とは弾性の反意語で元の寸法に戻らない性質、「弾塑性」とは変形状態により弾性と塑性の両方の性質をもつことである。また、「線形」は力と変形の関係が直線である性質、「非線形」は線形の反意語で力と変形の関係がカーブを描き直線状態でない性質である。
力学モデルのバネは線形弾性バネと非線形弾塑性バネ、更に力と変形の関係がカーブ状態であるが元の寸法に戻る性質を示す非線形弾性バネに大別される。(図1-1〜図1-3参照)

　　　　　　　　　　

　　　　　図1-1 線形弾性バネ　　　　　　　　　　 図1-2非線形弾塑性バネ


　　　　　図1-3非線形弾性バネ　

ここで、モデルのゴルフボールの先端をつまんで放してみる。ボールは暫く左右に揺れるがその内に元の位置に止まるであろう。何故、永遠に揺れないだろうか？真空状態であれば押さえない限りは永遠にゆれる事であろうが、空気の抵抗と手元の握りのお陰でそうはならない。地震と建物に置き変えて考えてみたい。地震による地動の慣性力(=質量×加速度)で質点（建物）は振れ始めるが、地震の入力は繰り返し何回も周期的に行われるので、地動入力の周期が質量（建物重量）とバネ（建物剛性）から導かれる固有周期が一致すると共振現象状態で大きく揺れ始めることなる。しかし、通常規模の地震であれば、地震が収まるとやがて元に戻り、現状復帰する。原状復帰するのは建物の主体構造に弾性の性質があるからであるが、永遠に揺れないのは何故であろうか？工学的には建物に減衰力があるからとなる。「減衰力」は空気と建物の摩擦に加えて、建物基礎と地盤、建物の内外仕上げ材、サッシュ、ドア、家具、什器、構造躯体の接合部等々の摩擦による抵抗力である。つまり、建物の性質がこの時点では弾性状態を維持していた事と減衰力が建物を元の状態に納める鍵である。ここでの重要なポイントは建物に復元力があった事と減衰力の中身が力と変形の関係が「非線形弾性バネ」の状態にあることである。(図1-3参照)
建物振動による履歴カーブが膨らみを持っている状態を履歴減衰つまり履歴エネルギー吸収として表現されている。地震の規模が大きくなり建物の力と変形の関係が図1-2の如く原点を通過しない履歴カーブは、減衰つまり履歴エネルギー吸収の中身が構造躯体の損傷によるものであり地震終了後に建物に残留変形が残る事を表している。
つまり、耐震建築とは力と変形のエネルギーの吸収能力如何で決定する事になる。
現状の解析の基本は力の釣り合いを基本としている。しかし、力の釣り合いだけでは建物も破壊現象を的確には説明できていない。地震の度に発表される気象庁震度に専門家がわけの解らない解説をせざるを得ない状況はこの問題を浮き彫りにしている。我々は現在の物理学から300年以上の昔のニュートン力学に立ち返り再考する必要がある。
構造解析も振動解析を行って結果の評価をする業務もある。その際に意外に分かりづらいのが変形･速度・加速度・エネルギーの関係である。一般的な関係は、速度は変形を時間で微分したもの。加速度は速度を時間で微分したもの。あるいは変形は速度を時間で積分したもの。速度は加速度を時間で積分したもの。さらに、加速度は変形を時間で2回微分したもの。変形は加速度を2回積分したもの。エネルギーは力に変形を乗じたもの等々と数学的な関係にある。気象庁の発表する地盤震度、建物の受ける衝撃度、居住者の感じる衝撃度、什器家具の受ける衝撃度は加速度で評価する。しかしどうも物理現象の関係として「カチッ」とした理解にならないのが本当でないだろうか。気象庁震度が加速度を基準にした震度階を発表し、其の指標でつじつまを合わせて建物の耐震強度を説明する。その難渋さは建築構造学のこれからの進歩で解決しなければならない地表面の加速度を時間で積分し速度で表す。
「力は抵抗するから発生する」ある質量をもつ物体が速度を持って運動している時、その運動を止めるべく抵抗した時に力が発生する。地盤に載った建物が滑らない限りは結果的には力が発生する事となる。
「力はエネルギーの表れの一部で全てではない」　建物が揺すられた時、建物はポテンシャル運動エネルギーを保有する。速度が最大から0になる間は力が発生し始めて、最大変形時は加速度（抵抗力）が最大となる。抵抗力は平均して1/2になる。速度と加速度と変形の関係は(式-1)で説明できる。地盤の速度の２乗は地盤の速度が保有するポテンシャル運動エネルギーの指標である。

　 　 （式-1）

ここに、 、 、 、 、 　　　
例えばエネルギーと力と変形の簡単な関係式（式-1）から以下の事が言える。
戸建住宅（地上重量30t）が阪神大震災級を超える最大速度100カイン（ｃｍ／秒）、最大加速度1000ガル（1Ｇ）で揺らされる場合、10ｃｍの変位に追随できればOKである。
通常の建物のエネルギー吸収をエネルギー消費と言い換えると建物の消費は建物が壊れること、あるいは損傷過程でしかありえない。繰返しの地震入力に対しては建物が塑性状態になり、場合によっては倒壊となる。最近損傷の身代わりをするサクリファイ(神にささげる生贄)として、建物に制震ダンパーを挿入する例が増えている。理想的には地震後の残留変形を無くす必要から建物の弾性範囲以内おいて付加ダンパー等でエネルギーを消費させるのが望ましい。