(57)【要約】【課題】圧縮及び曲げに対する耐力を向上させる。【解決手段】組立材１０は、ウェブ部１６、２６と、第１フランジ部１８、２８と、第２フランジ部２０、３０と、第１リップ部２２、３２と、第２リップ部２４、３４と、を有し、長尺状に形成された第１形材１２及び第２形材１４を備えている。第１形材１２の第１フランジ部１８と第２形材１４の第２フランジ部３０とが接合され、かつ、第２形材１４の第１フランジ部２８と第１形材１２の第２フランジ部２０とが接合されていることで、第１形材１２及び第２形材１４を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、第１形材１２のウェブ部１６、第１フランジ部１８及び第２フランジ部２０と、第２形材１４のウェブ部２６、第１フランジ部２８及び第２フランジ部３０と、の間に閉断面が形成されている。【選択図】図１
2018111968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ部と、該ウェブ部の短手方向一方側の端部から屈曲して延びる第１フランジ部と、前記ウェブ部の短手方向他方側の端部から前記第１フランジ部が延びる方向と同方向に屈曲して延びると共に前記第１フランジ部よりも前記ウェブ部からの延出距離が長く設定された第２フランジ部と、前記第１フランジ部における前記ウェブ部とは反対側の端部から前記第２フランジ部側へ向けて屈曲して延びる第１リップ部と、前記第２フランジ部における前記ウェブ部とは反対側の端部から前記第１フランジ部側へ向けて屈曲して延びる第２リップ部と、を有し、長尺状に形成された第１形材及び第２形材を備え、
前記第１形材の前記第１フランジ部と前記第２形材の前記第２フランジ部とが接合され、かつ、前記第２形材の前記第１フランジ部と前記第１形材の前記第２フランジ部とが接合されていることで、前記第１形材及び前記第２形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、前記第１形材の前記ウェブ部、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部と、前記第２形材の前記ウェブ部、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部と、の間に閉断面が形成されている組立材。
【請求項２】
前記第１形材の前記第１リップ部が、前記第２形材の前記ウェブ部と離間していると共に、前記第２形材の前記第１リップ部が、前記第１形材の前記ウェブ部と離間している請求項１記載の組立材。
【請求項３】
前記第１形材及び前記第２形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、該第１形材及び該第２形材の断面形状が同一の断面形状とされている請求項１又は請求項２記載の組立材。
【請求項４】
前記第１形材の前記第１フランジ部と前記第２形材の前記第２フランジ部とが締結部材を介して接合され、かつ、前記第２形材の前記第１フランジ部と前記第１形材の前記第２フランジ部とが締結部材を介して接合されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の組立材。
【請求項５】
前記第１形材の前記第２リップ部及び前記第２形材の前記第２リップ部の少なくとも一方が、前記ウェブ部に当接されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の組立材。
【請求項６】
前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料のヤング係数をＥ（Ｎ／ｍｍ２）とし、素材の降伏強度をＦ（Ｎ／ｍｍ２）とし、厚みをｔ（ｍｍ）とし、前記ウェブ部の幅をＷ０（ｍｍ）とした場合に、以下の式（１）を満足する請求項３記載の組立材。
【数１】
2018111968.tif 000012
【請求項７】
前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料のヤング係数をＥ（Ｎ／ｍｍ２）とし、素材の降伏強度をＦ（Ｎ／ｍｍ２）とし、厚みをｔ（ｍｍ）とし、前記第２フランジ部の幅をＷ２（ｍｍ）とした場合に、以下の式（２）を満足する請求項３記載の組立材。
【数２】
2018111968.tif 000013
【請求項８】
前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料は、素材の降伏強度Ｆが２８０〜３４５Ｎ／ｍｍ２の鋼材とされ、以下の式（３）を満足する請求項６記載の組立材。
【数３】
2018111968.tif 000014
【請求項９】
前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料は、素材の降伏強度Ｆが２８０〜３４５Ｎ／ｍｍ２の鋼材とされ、以下の式（４）を満足する請求項７記載の組立材。
【数４】
2018111968.tif 000015
【請求項１０】
長手方向と直交する方向である水平方向に間隔をあけて長手方向である上下方向に延びる一対の縦材及び上下方向に間隔をあけて水平方向に延びると共に前記一対の縦材を水平方向につなぐ複数の横材を有する枠材と、
前記枠材に接合された壁面材と、
を備え、
前記縦材及び前記横材の少なくともいずれかが、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されている耐力壁。
【請求項１１】
上下方向に間隔をあけて配置された一対の上弦材及び下弦材と、前記上弦材と前記下弦材とを連結する連結材と、を備え、
前記上弦材、前記下弦材及び前記連結材の少なくともいずれかが、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されているトラス梁。
【請求項１２】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成され、建物の上下方向に延びる柱間を水平方向につなぎ、建物の上下方向及び水平方向の少なくとも一方向への荷重を支持する梁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立材、耐力壁、トラス梁及び梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１、特許文献１及び特許文献２には、複数の形鋼を組み合わせて接合することにより構成された組立材が開示されている。これらの組立材は、耐力壁の枠材、トラス梁の弦材、トラス梁の斜材、トラス梁の束材、梁等に用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】国土交通省国土技術政策総合研究所・建築研究所 監修  日本鉄鋼連盟 編「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９７９１４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、耐力壁の枠材やトラス梁の弦材等として外力に抵抗する組立材は、圧縮や曲げに対して高い耐力を有することが望まれる。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、圧縮及び曲げに対する耐力を向上させることができる組立材、並びに、耐力壁、トラス梁、梁及び耐風梁を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の組立材は、ウェブ部と、該ウェブ部の短手方向一方側の端部から屈曲して延びる第１フランジ部と、前記ウェブ部の短手方向他方側の端部から前記第１フランジ部が延びる方向と同方向に屈曲して延びると共に前記第１フランジ部よりも前記ウェブ部からの延出距離が長く設定された第２フランジ部と、前記第１フランジ部における前記ウェブ部とは反対側の端部から前記第２フランジ部側へ向けて屈曲して延びる第１リップ部と、前記第２フランジ部における前記ウェブ部とは反対側の端部から前記第１フランジ部側へ向けて屈曲して延びる第２リップ部と、を有し、長尺状に形成された第１形材及び第２形材を備え、前記第１形材の前記第１フランジ部と前記第２形材の前記第２フランジ部とが接合され、かつ、前記第２形材の前記第１フランジ部と前記第１形材の前記第２フランジ部とが接合されていることで、前記第１形材及び前記第２形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、前記第１形材の前記ウェブ部、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部と、前記第２形材の前記ウェブ部、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部と、の間に閉断面が形成されている。
【０００８】
請求項１記載の組立材によれば、第１形材の第１フランジ部と第２形材の第２フランジ部とが接合されていると共に、第２形材の第１フランジ部と第１形材の第２フランジ部とが接合されている。これにより、第１形材及び第２形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、第１形材のウェブ部、第１フランジ部及び第２フランジ部と、第２形材のウェブ部、第１フランジ部及び第２フランジ部と、の間に閉断面が形成されている。ここで、請求項１記載の組立材では、第１形材及び第２形材の両方に、第１フランジ部から延在する第１リップ部及び第２フランジ部から延在する第２リップ部が設けられている。これにより、第１形材及び第２形材の第１フランジ部及び第２フランジ部の面外方向への変形が第１リップ部及び第２リップ部によって拘束される。これに加えて、第１形材のウェブ部、第１フランジ部及び第２フランジ部と、第２形材のウェブ部、第１フランジ部及び第２フランジ部と、の間に閉断面が形成される構成とすることで、板幅の小さい第１フランジ部および第２フランジ部が、板幅の大きいウェブ部の側辺部に回転抵抗を与え、ウェブ部の面外方向への変形を拘束する。その結果、請求項１記載の組立材では、圧縮及び曲げに対する耐力を向上させることができる。
【０００９】
請求項２記載の組立材は、請求項１記載の組立材において、前記第１形材の前記第１リップ部が、前記第２形材の前記ウェブ部と離間していると共に、前記第２形材の前記第１リップ部が、前記第１形材の前記ウェブ部と離間している。
【００１０】
請求項２記載の組立材によれば、第１形材及び第２形材の第１リップ部を上記の位置に配置することで、第１形材及び第２形材の第２フランジ部の中央部の面外方向への変形を効果的に抑制することができる。これにより、圧縮及び曲げに対する耐力をより一層向上させることができる。
【００１１】
請求項３記載の組立材は、請求項１又は請求項２記載の組立材において、前記第１形材及び前記第２形材を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面視で、該第１形材及び該第２形材の断面形状が同一の断面形状とされている。
【００１２】
請求項３記載の組立材によれば、互いに同一の断面形状とされた部材である第１形材及び第２形材を用いて当該組立材を形成することができる。その結果、組立材製作に必要な部材の種類数を減らすことが可能になり、施工及び製造の管理手間を低減できる。
【００１３】
請求項４記載の組立材は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の組立材において、前記第１形材の前記第１フランジ部と前記第２形材の前記第２フランジ部とが締結部材を介して接合され、かつ、前記第２形材の前記第１フランジ部と前記第１形材の前記第２フランジ部とが締結部材を介して接合されている。
【００１４】
請求項４記載の組立材によれば、第１形材と第２形材とを締結部材を用いて接合することで、当該組立材を容易に形成することができる。
【００１５】
請求項５記載の組立材は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の組立材において、前記第１形材の前記第２リップ部及び前記第２形材の前記第２リップ部の少なくとも一方が、前記ウェブ部に当接されている。
【００１６】
請求項５記載の組立材によれば、第１形材の第２リップ部及び第２形材の第２リップ部の少なくとも一方を、第１形材に対する第２形材の位置決め部として機能させることができる。
【００１７】
請求項６記載の組立材は、請求項３記載の組立材において、前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料のヤング係数をＥ（Ｎ／ｍｍ２）とし、素材の降伏強度をＦ（Ｎ／ｍｍ２）とし、厚みをｔ（ｍｍ）とし、前記ウェブ部の幅をＷ０（ｍｍ）とした場合に、以下の式（１）を満足する。
【数１】
2018111968.tif 000003
【００１８】
請求項６記載の組立材によれば、ヤング係数Ｅ及び素材の降伏強度Ｆの第１形材及び第２形材の厚みｔ及びウェブ部の幅Ｗ０が、上記式（１）を満たす範囲に設定されている。これにより、第１形材及び第２形材のウェブ部の面外方向への変形が第１形材及び第２形材の第１フランジ部及び第２フランジ部によって拘束されて、当該ウェブ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。
【００１９】
請求項７記載の組立材は、請求項３記載の組立材において、前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料のヤング係数をＥ（Ｎ／ｍｍ２）とし、素材の降伏強度をＦ（Ｎ／ｍｍ２）とし、厚みをｔ（ｍｍ）とし、前記第２フランジ部の幅をＷ２（ｍｍ）とした場合に、以下の式（２）を満足する。
【数２】
2018111968.tif 000004
【００２０】
請求項７記載の組立材によれば、ヤング係数Ｅ及び素材の降伏強度Ｆの第１形材及び第２形材の厚みｔ及び第２フランジ部の幅Ｗ２が、上記式（２）を満たす範囲に設定されている。これにより、第２フランジ部の面外方向への変形が第１フランジ部と第１リップ部によって拘束されて、当該第２フランジ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。
【００２１】
請求項８記載の組立材は、請求項６記載の組立材において、前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料は、素材の降伏強度Ｆが２８０〜３４５Ｎ／ｍｍ２の鋼材とされ、以下の式（３）を満足する。
【数３】
2018111968.tif 000005
【００２２】
請求項８記載の組立材によれば、鋼材を用いて形成された第１形材及び第２形材の厚みｔ及びウェブ部の幅Ｗ０が、上記式（３）を満たす範囲に設定されている。これにより、第１形材及び第２形材のウェブ部の面外方向への変形が第１形材及び第２形材の第１フランジ部及び第２フランジ部によって拘束されて、当該ウェブ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。
【００２３】
請求項９記載の組立材は、請求項７記載の組立材において、前記第１形材及び前記第２形材を形成する材料は、素材の降伏強度Ｆが２８０〜３４５Ｎ／ｍｍ２の鋼材とされ、以下の式（４）を満足する。
【数４】
2018111968.tif 000006
【００２４】
請求項９記載の組立材によれば、鋼材を用いて形成された第１形材及び第２形材の厚みｔ及び第２フランジ部の幅Ｗ２が、上記式（４）を満たす範囲に設定されている。これにより、第２フランジ部の面外方向への変形が第１フランジ部と第１リップ部によって拘束されて、当該第２フランジ部の耐力が向上する。その結果、組立材の圧縮及び曲げに対する耐力を効果的に向上させることができる。
【００２５】
請求項１０記載の耐力壁は、長手方向と直交する方向である水平方向に間隔をあけて長手方向である上下方向に延びる一対の縦材及び上下方向に間隔をあけて水平方向に延びると共に前記一対の縦材を水平方向につなぐ複数の横材を有する枠材と、前記枠材に接合された壁面材と、を備え、前記縦材及び前記横材の少なくともいずれかが、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されている。
【００２６】
請求項１０記載の耐力壁によれば、枠材を形成する縦材及び横材の少なくともいずれかが、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されていることにより、耐力壁の耐力を効果的に向上させることができる。
【００２７】
請求項１１記載のトラス梁は、上下方向に間隔をあけて配置された一対の上弦材及び下弦材と、前記上弦材と前記下弦材とを連結する連結材と、を備え、前記上弦材、前記下弦材及び前記連結材の少なくともいずれかが、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されている。
【００２８】
請求項１１記載のトラス梁によれば、上弦材、下弦材及び連結材の少なくともいずれかが、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されていることにより、トラス梁の耐力を効果的に向上させることができる。
【００２９】
請求項１２記載の梁は、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成され、建物の上下方向に延びる柱間を水平方向につなぎ、建物の上下方向及び水平方向の少なくとも一方向への荷重を支持する。
【００３０】
請求項１２記載の梁によれば、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組立材を用いて形成されていることにより、建物の上下方向及び水平方向への荷重に対する曲げ耐力を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る組立材、耐力壁、トラス梁及び梁は、耐力を向上させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る組立材を示す断面図である。
【図２】比較例に係る組立材を示す断面図である。
【図３Ａ】解析条件１に係る形鋼を示す断面図である。
【図３Ｂ】解析条件２に係る形鋼を示す断面図である。
【図３Ｃ】解析条件３に係る形鋼を示す断面図である。
【図４】組立材の解析モデルを示す斜視図であり、当該組立材に圧縮荷重が作用している状態を示している。
【図５Ａ】組立材の圧縮に対する評価結果を示すグラフであり、ウェブ部の変形が第１フランジ部及び第２フランジ部によって拘束されることによる効果を示している。
【図５Ｂ】組立材の圧縮に対する評価結果を示すグラフであり、第２フランジ部の変形が第１フランジ部によって拘束されることによる効果を示している。
【図６】組立材の解析モデルを示す斜視図であり、当該組立材に曲げ荷重が作用している状態を示している。
【図７】組立材の曲げに対する評価結果を示す表である。
【図８】耐力壁を示す側面図である。
【図９】トラス梁を示す側面図である。
【図１０】建物の骨格を示す斜視図である。
【図１１Ａ】第２実施形態に係る組立材を示す図１に対応する断面図である。
【図１１Ｂ】第３実施形態に係る組立材を示す図１に対応する断面図である。
【図１１Ｃ】第４実施形態に係る組立材を示す図１に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第１実施形態に係る組立材）
図１を用いて本発明の実施形態に係る組立材について説明する。
【００３４】
図１には、第１実施形態に係る長尺状の組立材１０を長手方向と直交する方向に沿って切断した断面図が示されている。この図に示されるように、組立材１０は、断面形状及び寸法が同一の断面形状及び寸法とされた長尺状の２つのリップみぞ形鋼が接合されることにより構成されている。なお、「長尺状」とは、部材の長手方向に延在することを意味する。すなわち、「長尺状」とは、部材が特定方向に延びていることを意味する。また、２つのリップみぞ形鋼のうち一方を第１形材１２というものとし、他方を第２形材１４というものとする。
【００３５】
第１形材１２は、厚み寸法がｔとされたコイル材が冷間でロール成形されることや、厚み寸法がｔとされた板材が曲げ成形されること等により製造されている。具体的には、第１形材１２は、図１における紙面と直交する方向を長手方向（矢印Ｚ方向）とすると共に短手方向（矢印Ｙ方向）への寸法（幅寸法）がＷ０とされた矩形板状のウェブ部１６と、当該ウェブ部１６の一方側の端部から当該ウェブ部１６の厚み方向（矢印Ｘ方向）一方側へ略９０°屈曲して延びる第１フランジ部１８と、を備えている。
【００３６】
また、第１形材１２は、ウェブ部１６の他方側の端部から第１フランジ部１８が延びる方向と同方向に略９０°屈曲して延びると共に第１フランジ部１８と略平行に延びる第２フランジ部２０を備えている。この第２フランジ部２０のウェブ部１６からの延出距離Ｗ２（第２フランジ部２０の幅寸法Ｗ２）は、第１フランジ部１８のウェブ部１６からの延出距離Ｗ１（第１フランジ部１８の幅寸法Ｗ１）よりも長く設定されている。
【００３７】
また、第１形材１２は、第１フランジ部１８におけるウェブ部１６とは反対側の端部から第２フランジ部２０側へ向けて略９０°屈曲して延びる第１リップ部２２と、第２フランジ部２０におけるウェブ部１６とは反対側の端部から第１フランジ部１８側へ向けて略９０°屈曲して延びる第２リップ部２４と、を備えている。第１リップ部２２の第１フランジ部１８からの延出距離（幅寸法）及び第２リップ部２４の第２フランジ部２０からの延出距離（幅寸法）は、互いに同一の延出距離Ｗ３（第１リップ部２２及び第２リップ部２４の幅寸法Ｗ３）に設定されている。なお、第１リップ部２２の第１フランジ部１８からの延出距離と第２リップ部２４の第２フランンジ部２０からの延出距離とは、異なっていてもよい。
【００３８】
なお、第２形材１４において第１形材１２のウェブ部１６、第１フランジ部１８、第２フランジ部２０、第１リップ部２２及び第２リップ部２４と対応する部分をそれぞれウェブ部２６、第１フランジ部２８、第２フランジ部３０、第１リップ部３２及び第２リップ部３４というものとする。
【００３９】
そして、第１形材１２と第２形材１４とは、図１に示された断面視で互いに点対称となるように配置されている。詳述すると、第１形材１２のウェブ部１６における第１フランジ部１８側の部分１６Ａが第２形材１４の第２リップ部３４に当接された状態で、第１形材１２の第１フランジ部１８と第２形材１４の第２フランジ部３０における第２リップ部３４側の部分３０Ａとが重ね合わされている。そして、第１形材１２の第１フランジ部１８と第２形材１４の第２フランジ部３０における第２リップ部３４側の部分３０Ａとは、締結部材としての複数のドリルねじ３６を介して接合されている。なお、複数のドリルねじ３６は、第１形材１２及び第２形材１４の長手方向に沿って所定の間隔をあけて１列に配列されているが、複数列、または千鳥状に配列されていてもよい。また、ドリルねじ３６に代えて、締結部材としての溶接部、リベット、釘等を用いてもよい。
【００４０】
また、第２形材１４のウェブ部２６における第１フランジ部２８側の部分２６Ａが第１形材１２の第２リップ部２４に当接された状態で、第２形材１４の第１フランジ部２８と第１形材１２の第２フランジ部２０における第２リップ部２４側の部分２０Ａとが重ね合わされている。そして、第２形材１４の第１フランジ部２８と第１形材１２の第２フランジ部２０における第２リップ部２４側の部分２０Ａとは、締結部材としての複数のドリルねじ３６を介して接合されている。なお、複数のドリルねじ３６は、第１形材１２及び第２形材１４の長手方向に沿って所定の間隔をあけて１列に配列されていが、複数列、または千鳥状に配列されていてもよい。また、ドリルねじ３６に代えて、締結部材としての溶接部、リベット、釘等を用いてもよい。
【００４１】
以上説明したように、第１形材１２と第２形材１４とが、複数のドリルねじ３６を介して接合されることで、第１形材１２が第２形材１４に（第２形材１４が第１形材１２に）固定されている。その結果、第１形材１２のウェブ部１６、第１フランジ部１８及び第２フランジ部２０と、第２形材１４のウェブ部２６、第１フランジ部２８及び第２フランジ部３０と、の間に矩形状の閉断面（矩形状の筒状部３８）が形成されている。また、第１形材１２と第２形材１４とが接合された状態では、第１形材１２の第１リップ部２２が、第２形材１４の第２フランジ部３０の幅方向の中央部に配置されていると共に、第２形材１４の第１リップ部３２が、第１形材１２の第２フランジ部２０の幅方向の中央部に配置されている。
【００４２】
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００４３】
以上説明した本実施形態の組立材１０によれば、当該組立材１０を構成する第１形材１２及び第２形材１４の両方が、リップみぞ形鋼とされている。すなわち、第１形材１２及び第２形材１４の両方に、第１フランジ部１８、２８から延在する第１リップ部２２、３２及び第２フランジ部２０、３０から延在する第２リップ部２４、３４が設けられている。これにより、第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８及び第２フランジ部２０、３０の面外方向への変形が第１リップ部２２、３２及び第２リップ部２４、３４によって拘束される。これに加えて、本実施形態では、第１形材１２のウェブ部１６、第１フランジ部１８及び第２フランジ部２０と、第２形材１４のウェブ部２６、第１フランジ部２８及び第２フランジ部３０と、の間に閉断面が形成されている。これにより、第１形材１２及び第２形材１４のウェブ部１６、２６よりも板幅の狭い第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８及び第２フランジ部２０、３０が、第１形材１２及び第２形材１４のウェブ部１６、２６側辺部に回転抵抗を発生させることで、第１形材１２及び第２形材１４のウェブ部１６、２６の面外方向への変形を拘束する。その結果、本実施形態の組立材１０では、圧縮及び曲げに対する耐力を向上させることができる。
【００４４】
特に、本実施形態では、第１形材１２の第１リップ部２２が、第２形材１４の第２フランジ部３０の幅方向の中央部に配置されていると共に、第２形材１４の第１リップ部３２が、第１形材１２の第２フランジ部２０の幅方向の中央部に配置されている。換言すると、第１形材１２の第１リップ部２２が、第２形材１４のウェブ部２６と離間していると共に、第２形材１４の第１リップ部３２が、第１形材１２のウェブ部１６と離間している。これにより、第１形材１２及び第２形材１４の第２フランジ部２０、３０の中央部の面外方向への変形を効果的に抑制することができる。その結果、圧縮及び曲げに対する耐力をより一層向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、組立材１０が、断面形状及び寸法が同一の断面形状及び寸法とされた２つのリップみぞ形鋼（第１形材１２及び第２形材１４）が接合される（組立てられる）ことにより構成されている。これにより、複数種類の部材を製造する必要がなくなり組立材１０の製造を容易にすることができると共に、組立材１０を２つのリップみぞ形鋼により組立てる際の作業性を良好にすることができる。また、本実施形態では、２つのリップみぞ形鋼（第１形材１２及び第２形材１４）がドリルねじ３６により組立てられる構成とされている。そのため、組立材１０が用いられる施工現場では、互いに同じ部材である一対のリップみぞ形鋼（第１形材１２及び第２形材１４）をドリルねじ３６で接合して組立材１０を組み立てればよく、施工現場でも容易に組み立てを管理することができる。さらに、本実施形態では、一対のリップみぞ形鋼（第１形材１２及び第２形材１４）をドリルねじ３６で接合する際に、第１形材１２のウェブ部１６における第１フランジ部１８側の部分１６Ａを第２形材１４の第２リップ部３４に当接させると共に、第２形材１４のウェブ部２６における第１フランジ部２８側の部分２６Ａを第１形材１２の第２リップ部２４に当接させることで、第１形材１２に対する第２形材１４の位置決め（第２形材１４に対する第１形材１２の位置決め）を行うことができる。当該構成によっても、組立材１０を容易に組み立てることが可能となっている。
【００４６】
（比較例に係る組立材との対比）
ここで、本実施形態の組立材１０と図２に示された比較例に係る組立材４０との圧縮に対する耐力の比較結果について説明する。
【００４７】
図２に示されるように、比較例に係る組立材４０は、リップみぞ形鋼である第１形材４２と軽みぞ形鋼である第２形材４４とが接合されることにより構成されている。
【００４８】
第１形材４２のウェブ部４６、第１フランジ部４８、第２フランジ部５０、第１リップ部５２及び第２リップ部５４は、第１実施形態の組立材１０（図１参照）を構成する第１形材１２及び第２形材１４のウェブ部１６、２６、第１フランジ部１８、２８、第２フランジ部２０、３０、第１リップ部２２、３２及び第２リップ部２４、３４とそれぞれ対応している。また、比較例に係る組立材４０では、第１形材４２の第１フランジ部４８の幅寸法Ｗ４と第２フランジ部５０の幅寸法Ｗ４とが、同一の寸法に設定されている。本比較例では、第１フランジ部４８及び第２フランジ部５０の幅寸法Ｗ４が、第１実施形態の組立材１０を構成する第１形材１２及び第２形材１４の第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２と同一の寸法である４４．５ｍｍに設定されている。また、第１リップ部５２及び第２リップ部５４の幅寸法Ｗ５が、第１実施形態の組立材１０を構成する第１形材１２及び第２形材１４の第１リップ部２２、３２及び第２リップ部２４、３４の幅寸法Ｗ３と同一の寸法である１２ｍｍに設定されている。なお、第１実施形態の組立材１０を構成する第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８の幅寸法Ｗ１は、第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２×１／２とは異なる寸法である２３．５ｍｍに設定されている。
【００４９】
第２形材４４は、第１形材４２に対して第１リップ部５２及び第２リップ部５４を有していない構成であり、この第２形材４４のウェブ部５６、第１フランジ部５８及び第２フランジ部６０は、第１形材４２のウェブ部４６、第１フランジ部４８及び第２フランジ部５０とそれぞれ対応している。本変形例では、第２形材４４のウェブ部５６の幅寸法Ｗ６は、第１実施形態の組立材１０を構成する第１形材１２及び第２形材１４のウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０と同一の寸法である８９ｍｍに設定されている。また、第２形材４４の第１フランジ部５８及び第２フランジ部６０の幅寸法Ｗ７は、第１実施形態の組立材１０を構成する第１形材１２及び第２形材１４の第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２と同一の寸法である４４．５ｍｍに設定されている。
【００５０】
そして、第１実施形態に係る組立材１０及び比較例に係る組立材４０について軸圧縮荷重（組立材１０及び組立材４０の長手方向への荷重）が作用する場合を想定した部材の最大耐力を、有効幅理論に基づき評価した。その結果、以下の表１に示されるように、第１形材１２、４２及び第２形材１４、４４の厚みｔが２．２ｍｍの場合及び１．２ｍｍの両方の場合において、第１実施形態に係る組立材１０の圧縮耐力の方が比較例に係る組立材４０の圧縮耐力に比べて高いことがわかる。また、以下の表１に示されるように、第１実施形態に係る組立材１０の構成では比較例に係る組立材４０の構成に比べて、断面積が減少しても圧縮耐力が高められることがわかる。
【表１】
2018111968.tif 000007
【００５１】
（第１形材及び第２形材の厚み及び第１フランジ部及び第２フランジ部の幅寸法を変化させた際の圧縮耐力の評価結果）
次に、図３Ａ〜図５Ｂを用いて第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔ及び第１フランジ部１８、２８及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ１、Ｗ２を変化させた際の組立材１０の圧縮耐力の有限要素解析による評価結果について説明する。
【００５２】
本有限要素解析では、各部の幅寸法Ｗ０〜Ｗ３が図３Ａ〜図３Ｃに示された寸法に設定され、かつ厚み寸法ｔが変数とされた第１形材１２及び第２形材１４を用いて組立材１０を構成し、この組立材１０へ圧縮荷重を加えた。
【００５３】
具体的には、図３Ａ〜図３Ｃに示された第１形材１２及び第２形材１４は、ウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０が１００ｍｍ、第１リップ部２２、３２及び第２リップ部２４、３４の幅寸法Ｗ３が１０ｍｍとされている。そして、図３Ａに示された第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８の幅寸法Ｗ１及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２は、それぞれ１５ｍｍ及び２０ｍｍに設定されている。また、図３Ｂに示された第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８の幅寸法Ｗ１及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２は、それぞれ３０ｍｍ及び４５ｍｍに設定されている。さらに、図３Ｃに示された第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８の幅寸法Ｗ１及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２は、それぞれ４５ｍｍ及び６０ｍｍに設定されている。
【００５４】
図４に示されるように、図３Ａ〜図３Ｃに示された第１形材１２及び第２形材１４を用いて組立材１０を構成し、第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔを変数として、この組立材１０に圧縮荷重Ｐ１を加えた際の圧縮耐力を評価した。なお、本有限要素解析では、前述のドリルねじ３６による接合に代えて、第１形材１２と第２形材１４とを剛体要素で接合している。
【００５５】
図５Ａには、上記有限要素解析によって得られた組立材１０の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値（上記有限要素解析によって得られた組立材１０の圧縮耐力と既往の設定耐力との比）を縦軸とし、厚み寸法ｔとウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０との比にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根√（Ｅ／Ｆ）を乗じた値を掛け合わせた値を横軸としたグラフが示されている。例えば非特許文献１に示される通り、板要素の終局耐力は、板要素の板厚を板幅で除した値にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根を乗じた値と強い相関があることが知られているため、図５Ａの横軸に本指標を採用することで素材強度Ｆによる影響を取り除いた。なお、既往の設定耐力とは、American Iron and Steel Institute が発刊する設計指針North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 2007 Editionの記載に基づいて算出される設計耐力である。なお、本実施例では、第１形材１２及び第２形材１４を形成する材料としてヤング係数Ｅが２０５×１０３Ｎ／ｍｍ２、降伏強度Ｆが２８０Ｎ／ｍｍ２としている。また、降伏強度Ｆとは、建築基準法で定められる設計基準強度、あるいは設計基準強度が無い場合はJIS規格のZ2241に基づいて実施した素材試験から得られる素材の降伏強度を指す。
【００５６】
図５Ａに示されるように、厚み寸法ｔとウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０との比ｔ／Ｗ０にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根√（Ｅ／Ｆ）を乗じた値が所定の値以下の範囲では、当該値が小さくなるにつれて、有限要素解析によって得られた組立材１０の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値が増加することがわかる。詳述すると、厚み寸法ｔとウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０との比にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根√（Ｅ／Ｆ）を乗じた値を掛け合わせた値が所定の値以下の範囲では、ウェブ部１６、２６の面外方向への変形が第１フランジ部１８、２８及び第２フランジ部２０、３０に拘束される効果が顕著に発現されることがわかる。具体的には、以下の式５の範囲となるように、第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔ及びウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０を設定することで、組立材１０の圧縮耐力を効果的に高めることができる。特に、鋼材の中でも座屈補剛の効果が大きく発現される薄板軽量形構造の場合、例えば非特許文献１から、第１形材１２及び第２形材１４が、ヤング係数Ｅが２０５×１０３Ｎ／ｍｍ２、降伏強度Ｆが２８０〜３４５Ｎ／ｍｍ２の範囲の鋼板を用いて形成されているため、以下の式６の範囲となるように、第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔ及びウェブ部１６、２６の幅寸法Ｗ０を設定することで、組立材１０の圧縮耐力を効果的に高めることができる。
【数５】
2018111968.tif 000008
【数６】
2018111968.tif 000009
【００５７】
また、図５Ｂには、上記有限要素解析によって得られた組立材１０の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値（上記有限要素解析によって得られた組立材１０の圧縮耐力と既往の設定耐力との比）を縦軸とし、第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２と厚み寸法ｔとの比ｔ／Ｗ２にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根√（Ｅ／Ｆ）を乗じた値を掛け合わせた値を横軸としたグラフが示されている。この図に示されるように、厚み寸法ｔと第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２との比ｔ／Ｗ２にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根√（Ｅ／Ｆ）を乗じた値が所定の値以下の範囲では、当該値が小さくなるにつれて、有限要素解析によって得られた組立材１０の圧縮耐力を既往の設定耐力で無次元化した値が増加することがわかる。詳述すると、厚み寸法ｔと第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２との比ｔ／Ｗ２にヤング係数Ｅを降伏強度Ｆで除した値の平方根√（Ｅ／Ｆ）を乗じた値が所定の値以下の範囲では、第２フランジ部２０、３０の面外方向への変形が第１フランジ部１８、２８と第１リップ部２２、３２に拘束される効果が顕著に発現されることがわかる。具体的には、以下の式７の範囲となるように、第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔ及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２を設定することで、組立材１０の圧縮耐力を効果的に高めることができる。特に薄板軽量形構造に用いられる汎用的な鋼材の仕様を考慮した場合、第１形材１２及び第２形材１４が、降伏強度Ｆが２８０〜３４５Ｎ／ｍｍ２の範囲の鋼板を用いて形成されているため、以下の式８の範囲となるように、第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔ及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ２を設定することで、組立材１０の圧縮耐力を効果的に高めることができる。
【数７】
2018111968.tif 000010
【数８】
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【００５８】
なお、アルミ合金やステンレス鋼等の他の金属材料を用いて第１形材１２及び第２形材１４を形成する場合においては、上記式５及び式７において、アルミ合金等の他の金属板のヤング係数Ｅ及び降伏強度Ｆを代入すればよい。
【００５９】
（第１形材及び第２形材の厚み及び第１フランジ部及び第２フランジ部の幅寸法を変化させた際の曲げ耐力の評価結果）
次に、図６及び図７を用いて第１形材１２及び第２形材１４の厚み寸法ｔ及び第１フランジ部１８、２８及び第２フランジ部２０、３０の幅寸法Ｗ１、Ｗ２を変化させた際の組立材１０の曲げ耐力の有限要素解析による評価結果について説明する。
【００６０】
図６及び図７に示されるように、本有限要素解析では、各部の幅寸法Ｗ０〜Ｗ３が図３Ａ及び図３Ｃに示された寸法に設定され、かつ厚み寸法ｔが０．４ｍｍ及び２．６ｍｍに設定された第１形材１２及び第２形材１４を用いて組立材１０を構成し、図６に示されるように、図３Ａ〜図３Ｃに示された第１形材１２及び第２形材１４を用いて組立材１０を構成し、この組立材１０に両端部から曲げモーメントＰ２を加えた際の曲げ耐力を評価した。
【００６１】
図７に示されるように、第１形材１２及び第２形材１４の各部の寸法がいずれの場合においても、有限要素解析によって得られた組立材１０の曲げ耐力が、設計耐力よりも高くなっている。なお、設計耐力とは、第１形材１２単品の曲げ耐力と第２形材１４単品の曲げ耐力とを足し合わせた曲げ耐力のことである。なお、本解析結果は図１に示すＸ軸回りの曲げモーメントを部材両端部に加えた場合の解析結果であるが、Ｙ軸回りの曲げモーメントを加えた場合でも、第１形材１２のウェブ部１６または第２形材１４のウェブ部２６のうち、圧縮縁側にあるウェブ部２６の両側辺部の回転変形が、第１形材１２及び第２形材１４の第１フランジ部１８、２８及び第２フランジ部２０、３０によって拘束されるため、上記と同様に部材耐力が設計耐力を上回る効果が発揮される。また、軸力と曲げを組み合わせた場合においても同様に、部材耐力が設計耐力を上回る効果が期待できる。
【００６２】
（組立材１０が用いられた耐力壁、トラス梁、梁及び耐風梁）
次に、図８〜図１０を用いて前述の組立材１０が用いられた耐力壁、トラス梁、梁及び耐風梁について説明する。
【００６３】
（耐力壁の構成）
図８には、薄板軽量形鋼造等の枠組壁工法建築物等に用いられる耐力壁６２が示されている。なお、本耐力壁６２を備えた建物の上下方向を矢印Ｖで示し、建物の水平方向（建物の上下方向と直交する方向）を矢印Ｈで示している。また、以下の説明では、「建物の上下方向」及び「建物の水平方向」を単に「上下方向」及び「水平方向」というものとする。図８に示されるように、耐力壁６２は、格子状に形成された枠材６４に壁面材としての第１壁面材６６及び第２壁面材６８が接合されることにより構成されている。
【００６４】
枠材６４は、水平方向に間隔をあけて上下方向に延びる縦材としての第１縦材７０、第２縦材７２及び第３縦材７４と、当該第１縦材７０、第２縦材７２及び第３縦材７４の上端部及び下端部をそれぞれ水平方向につなぐ横材としての第１横材７６及び第２横材７８と、を備えている。また、枠材６４は、第１縦材７０の上下方向の中央部と第２縦材７２の上下方向の中央部を水平方向につなぐ横材としての第１中間横材８０と、第２縦材７２の上下方向の中央部と第３縦材７４の上下方向の中央部を水平方向につなぐ横材としての第２中間横材８２と、を備えている。
【００６５】
また、第１壁面材６６は、枠材６４において第１縦材７０、第２縦材７２、第１横材７６及び第２横材７８に囲まれた領域を閉止するように当該枠材６４に接合されており、第２壁面材６８は、枠材６４において第２縦材７２、第３縦材７４、第１横材７６及び第２横材７８に囲まれた領域を閉止するように第１縦枠７０、第２縦枠７２、第３縦枠７４、第１横材７８、第２横材７６に接合されている。
【００６６】
そして、本実施形態では、耐力壁６２を備えた建物に水平方向への荷重が作用した際に大きな圧縮荷重が作用する第１縦材７０及び第３縦材７４に本実施形態の組立材１０が用いられている。なお、枠材６４において本実施形態の組立材１０が用いられる部分は、本構成に限られず、耐力壁６２の寸法や耐力壁６２に作用する荷重等を考慮して適宜設定すればよい。また、枠材６４において本実施形態の組立材１０が用いられる部分は、図８に示すＨ方向と図１に示すＸ方向とが一致していることが望ましい。
【００６７】
（トラス梁の構成）
図９には、一対の柱材８４の上部間に掛け渡されたトラス梁８６が示されている。この図に示されるように、トラス梁８６は、上下方向に間隔をあけて水平方向に延在する上弦材８８及び下弦材９０と、上弦材８８と下弦材９０とを上下方向につなぐ（連結する）複数の連結材９２と、を備えている。複数の連結材９２は、上下方向に傾斜されていると共に水平方向に沿って略Ｗ字状となるように配列されている。なお、この連結材９２はかならずしも傾斜されている必要はなく、上弦材８８および下弦材９０に直交していても良い。また、上弦材８８及び下弦材９０と連結材９２とは、溶接やドリルねじやリベット等により接合されている。そして、本実施形態では、複数の連結材９２の少なくともいずれかに、又は、上弦材８８及び下弦材９０のすくなくともいずれかに本実施形態の組立材１０が用いられている。なお、トラス梁８６において本実施形態の組立材１０が用いられる部分は、本構成に限られず、トラス梁８６に作用する荷重等を考慮して適宜設定すればよい。なお、柱材８４として本実施形態の組立材１０を用いることもできる。また、トラス梁８６において本実施形態の組立材１０が用いられる部分は、図９に示すＶ方向およびＨ方向に直交する方向と図１に示すＹ方向とが一致していることが望ましい。
【００６８】
（梁の構成）
図１０には、建物の主要な構造部材９４が示されている。この図に示されるように、建物の主要な構造部材９４は、建物の上下方向に延びる複数の柱材８４を備えている。また、建物の主要な構造部材９４は、複数の柱材８４のうち所定の柱材８４の上端部間を水平方向につなぐ複数の梁９６と、を備えている。水平方向に隣り合う柱材８４間を斜めにつなぐ部材はブレース１００である。なお、建物の構造形式は壁式構造であっても良く、壁式構造の場合には、図８に示す面材６８が図１０のブレース１００に相当し、図８に示す縦材７０、７４が図１０に示す柱材８４に相当する構造部材となる。そして、本実施形態では、建物の上下方向及び水平方向への荷重を支持する梁９６として本実施形態の組立材１０が用いられている。なお、ブレース構造の場合、柱材８４やブレース１００として本実施形態の組立材１０を用いることもできる。
【００６９】
（第２実施形態〜第４実施形態に係る組立材）
次に、図１１Ａ〜図１１Ｃを用いて、本発明の第２実施形態〜第４実施形態に係る組立材について説明する。なお、前述の第１実施形態に係る組立材１０と対応する部材及び部分については、当該対応する部材及び部分と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、第２実施形態の組立材１０２及び第３実施形態の組立材１０４では、第１形材１２の第２フランジ部２０の幅寸法Ｗ２と第２形材１４の第２フランジ部３０の幅寸法Ｗ２とが異なる寸法に設定されている。また、図１１Ａに示されるように、第２実施形態の組立材１０２では、第１形材１２のウェブ部１６における第１フランジ部１８側の部分１６Ａと第２形材１４の第２リップ部３４とが離間していると共に、第２形材１４のウェブ部２６における第１フランジ部２８側の部分２６Ａと第１形材１２の第２リップ部２４とが離間している。その一方で、図１１Ｂに示されるように、第３実施形態に係る組立材１０４では、第１形材１２のウェブ部１６における第１フランジ部１８側の部分１６Ａと第２形材１４の第２リップ部３４とが離間していると共に、第２形材１４のウェブ部２６における第１フランジ部２８側の部分２６Ａと第１形材１２の第２リップ部２４とが当接している。このように、第１形材１２及び第２形材１４の第１リップ部２２、３２及び第２リップ部２４、３４を他の部分に当接させるか否かについては、組立材１０２、１０４の組立工程等を考慮して適宜設定すればよい。
【００７１】
また、図１１Ｃに示された第４実施形態の組立材１０６のように、第１形材１２のウェブ部１６における第１フランジ部１８側の部分１６Ａと第２形材１４の第２リップ部３４とが当接していると共に、第２形材１４のウェブ部２６における第１フランジ部２８側の部分２６Ａと第１形材１２の第２リップ部２４とが当接していることに加えて、第１形材１２のウェブ部１６における第２フランジ部２０側の部分１６Ｂと第２形材１４の第１リップ部３２とが当接していると共に、第２形材１４のウェブ部２６における第２フランジ部３０側の部分２６Ｂと第１形材１２の第１リップ部２２とが当接している構成としてもよい。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１０   組立材
１２   第１形材
１４   第２形材
１６   ウェブ部
１８   第１フランジ部
２０   第２フランジ部
２２   第１リップ部
２４   第２リップ部
２６   ウェブ部
２８   第１フランジ部
３０   第２フランジ部
３２   第１リップ部
３４   第２リップ部
３６   ドリルねじ（締結部材）
６２   耐力壁
６４   枠材
６６   第１壁面材（壁面材）
６８   第２壁面材（壁面材）
７０   第１縦材（縦材）
７２   第２縦材（縦材）
７４   第３縦材（縦材）
７６   第１横材（横材）
７８   第２横材（横材）
８０   第１中間横材（横材）
８２   第２中間横材（横材）
８６   トラス梁
８８   上弦材
９０   下弦材
９２   連結材
９６   梁
１０２ 組立材
１０４ 組立材
１０６ 組立材
【図１】
2018111968.tif 000016
【図２】
2018111968.tif 000017
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
2018111968.tif 000021
【図５Ａ】
2018111968.tif 000022
【図５Ｂ】
2018111968.tif 000023
【図６】
2018111968.tif 000024
【図７】
2018111968.tif 000025
【図８】
2018111968.tif 000026
【図９】
2018111968.tif 000027
【図１０】
2018111968.tif 000028
【図１１Ａ】
2018111968.tif 000029
【図１１Ｂ】
2018111968.tif 000030
【図１１Ｃ】
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