李 娜 　 武 敏*　 王 麗 　 楊雅平　傅彥青

(1.國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利審查協(xié)作北京中心，北京　100191；　2.中冶集團(tuán)建筑研究總院有限公司，北京　100088)

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玻璃幕墻結(jié)構(gòu)專(zhuān)利技術(shù)分析

李 娜1武 敏1*王 麗1楊雅平1傅彥青2

(1.國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利審查協(xié)作北京中心，北京100191；2.中冶集團(tuán)建筑研究總院有限公司，北京100088)

統(tǒng)計(jì)分析了玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)據(jù)，將專(zhuān)利申請(qǐng)具體劃分為數(shù)個(gè)主要技術(shù)分支，并探討了各技術(shù)分支子領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外基本專(zhuān)利的保護(hù)狀況、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及專(zhuān)利布局特點(diǎn)，為科研機(jī)構(gòu)、玻璃幕墻企業(yè)開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新提供技術(shù)參考和專(zhuān)利權(quán)屬信息。

玻璃幕墻，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，專(zhuān)利

1　概述

玻璃具有透光、高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久等特點(diǎn)，幾乎不受大氣的腐蝕，無(wú)需任何的防腐措施。而其他建筑材料并不同時(shí)具有這樣的特點(diǎn)，同時(shí)玻璃幕墻可以滿(mǎn)足建筑采光和建筑藝術(shù)的要求，諸多優(yōu)點(diǎn)決定了玻璃幕墻在高層建筑外圍結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用[1]。

玻璃幕墻屬于建筑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)。按照支承結(jié)構(gòu)的不同形式，可以將玻璃幕墻分為三大類(lèi)：框架式玻璃幕墻、點(diǎn)支式玻璃幕墻和全玻式玻璃幕墻。

作者根據(jù)支承結(jié)構(gòu)形式的不同，對(duì)涉及玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)專(zhuān)利進(jìn)行分析，為相關(guān)科研院所、企業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)玻璃幕墻的研究改進(jìn)提供參考。

2　國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān)情況分析

玻璃幕墻在國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)表中相關(guān)的分類(lèi)號(hào)有E04B2/88，E04B2/90，E04B2/92，E04B2/94，E04B2/96，統(tǒng)計(jì)中采用的相關(guān)中英文關(guān)鍵詞有：玻璃，幕墻，連接，框，支承，支撐，點(diǎn)支，點(diǎn)式，點(diǎn)連接，駁接，爪，全玻；glass,curtain,join,connect,frame,rib,spider,claw,cable,steel。主要采用了CPRSABS數(shù)據(jù)庫(kù)和DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)2013年4月1日以前公開(kāi)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索。通過(guò)對(duì)不相關(guān)文獻(xiàn)的篩除，最終得出與本文中玻璃幕墻結(jié)構(gòu)相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)據(jù)量，見(jiàn)表1。

表1　不同技術(shù)主題在各數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索得到的數(shù)據(jù)量

2.1國(guó)外相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)狀況分析

1)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)的年度分布以及國(guó)家地區(qū)分布。

建筑幕墻在1980年以來(lái)推廣應(yīng)用范圍日益拓寬，技術(shù)含量不斷增加，新技術(shù)的應(yīng)用日漸增多，專(zhuān)利申請(qǐng)量總體呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，特別是在1995年出現(xiàn)了第一次的小高峰，并于2011年達(dá)到了申請(qǐng)量的最高峰。專(zhuān)利申請(qǐng)量的這一變化也體現(xiàn)了幕墻技術(shù)以工程應(yīng)用為基礎(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用中不斷探求新的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，在早期的應(yīng)用和研究的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了1995年左右的小高峰，并通過(guò)后續(xù)十多年的應(yīng)用及技術(shù)的改進(jìn)，出現(xiàn)了2011年申請(qǐng)量的最高峰。

對(duì)于國(guó)家分布情況，主要是日本、德國(guó)和韓國(guó)的申請(qǐng)量較大，分別為135件、105件和77件，其他國(guó)家的申請(qǐng)量均較少。這說(shuō)明國(guó)外玻璃幕墻結(jié)構(gòu)技術(shù)主要集中在日本、德國(guó)和韓國(guó)。

對(duì)于申請(qǐng)人方面，企業(yè)占總申請(qǐng)量的74%，個(gè)人占25%，科研院校在這方面的申請(qǐng)量很少，僅占總申請(qǐng)量的0.1%左右。這也表明玻璃幕墻這一應(yīng)用性較強(qiáng)的技術(shù)，對(duì)其相關(guān)技術(shù)的研究主要在企業(yè)中，技術(shù)的發(fā)展也依托于建筑幕墻日益拓寬的應(yīng)用范圍。

2)主要技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)狀況。

表2　各類(lèi)型專(zhuān)利申請(qǐng)量(一)

玻璃幕墻結(jié)構(gòu)申請(qǐng)量/件框架式玻璃幕墻304點(diǎn)支式玻璃幕墻47全玻式玻璃幕墻54

從圖1與表2可以看出在玻璃幕墻結(jié)構(gòu)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)中，框架式玻璃幕墻、點(diǎn)支式玻璃幕墻、全玻式玻璃幕墻所占的比例分別為75%，12%和13%。這一組數(shù)據(jù)中可以看出，目前使用相對(duì)廣泛的框架式玻璃幕墻是主要的研發(fā)方面，而點(diǎn)支式玻璃幕墻和全玻式玻璃幕墻相對(duì)而言技術(shù)含量較高、研發(fā)投入較大、市場(chǎng)占有率不高，因此受申請(qǐng)人關(guān)注較少。下面分別對(duì)各玻璃幕墻結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

a.框架式玻璃幕墻的專(zhuān)利申請(qǐng)狀況?？蚣苁讲Ａ粔κ遣Ａ粔Y(jié)構(gòu)中最為常見(jiàn)的形式，包括橫梁和立柱構(gòu)成的框架支承，以及周邊支承的面板?？蚣苁讲Ａ粔Φ膶?zhuān)利申請(qǐng)量增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，在2011年達(dá)到巔峰。

對(duì)于框架式玻璃幕墻，典型的如德國(guó)的ESCO METALLBAUBESCHLAG-HANDEL公司在2007年4月18日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為DE102007018305的專(zhuān)利申請(qǐng)，其中提供了一種框架式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)基座型材以及密封原件將玻璃板材固定于由木材或金屬材料制成的框架型材上。并在玻璃面板方面進(jìn)行了改進(jìn)，采用了層狀絕緣玻璃，有效減少了幕墻結(jié)構(gòu)的熱傳遞。

b.點(diǎn)支式玻璃幕墻的專(zhuān)利申請(qǐng)狀況。點(diǎn)支式玻璃幕墻是由玻璃面板、點(diǎn)支撐裝置和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成的玻璃幕墻。

點(diǎn)支式玻璃幕墻的專(zhuān)利申請(qǐng)量總體不大，且每年的申請(qǐng)量基本保持平穩(wěn)，在1995年達(dá)到巔峰，其原因在于此時(shí)為點(diǎn)支式玻璃幕墻技術(shù)最為興盛之時(shí)，例如1996年建成的著名的德國(guó)萊比錫展覽中心是世界上最大的用點(diǎn)支式玻璃作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑物；日本也是在20世紀(jì)90年代以后對(duì)點(diǎn)支式連接法進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用和研究。但由于該技術(shù)過(guò)于關(guān)注幕墻結(jié)構(gòu)自身的改進(jìn)，對(duì)幕墻的功能性和與環(huán)境的協(xié)調(diào)性的要求有所欠缺，因此近年來(lái)受申請(qǐng)人關(guān)注呈減少趨勢(shì)，申請(qǐng)量有所下降。

典型的有韓國(guó)GLASSTOP公司在2011年7月7日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為KR1065186B的專(zhuān)利，其中保護(hù)了一種用于樓宇外墻的點(diǎn)支式玻璃系統(tǒng)，該系統(tǒng)的玻璃幕墻以固定的間隔分開(kāi)，相互具有一定的空隙，并通過(guò)支撐構(gòu)架相連接。固定架包括與大樓結(jié)構(gòu)件相連接的固定單元，固定單元四周散射狀分布有支撐件，且支撐件設(shè)置于支撐構(gòu)架之后，支撐結(jié)構(gòu)具有連接固定單元和支撐件的支腿，以及穿過(guò)間隙將支撐構(gòu)架固定于支撐件的緊固件。該系統(tǒng)有效避免了在玻璃面板上開(kāi)設(shè)支承孔。

c.全玻式玻璃幕墻的專(zhuān)利申請(qǐng)狀況。與點(diǎn)支式玻璃幕墻的情況非常類(lèi)似，全玻式玻璃幕墻的專(zhuān)利申請(qǐng)量總體也不大，最早的申請(qǐng)出現(xiàn)于1975年，直到20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始申請(qǐng)量才逐漸開(kāi)始增加，在2010年達(dá)到巔峰，這也表明全玻式玻璃幕墻作為點(diǎn)支式玻璃幕墻在結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步發(fā)展的下一個(gè)新階段，其發(fā)展本身也經(jīng)歷了一段比較長(zhǎng)的過(guò)程。

該方面典型的專(zhuān)利申請(qǐng)，有德國(guó)FRANKISCHE公司在1988年1月22日申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為DE3801826A1的專(zhuān)利申請(qǐng)，其中提供了一種全玻式玻璃系統(tǒng)，該系統(tǒng)的每一塊玻璃幕墻通過(guò)與基部結(jié)構(gòu)連接的懸臂角栓支撐，懸臂角栓的懸空段呈鋸齒狀，角栓的鋸齒段與塑料套管配合，并插入兩面光滑的玻璃板的肋部凹口中，然后在凹口中填入以鉚定塑料套管，最后注入密封劑固定。

2.2國(guó)內(nèi)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)狀況分析

1)申請(qǐng)量年度分布以及地區(qū)分布。

通過(guò)圖2中的數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)內(nèi)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的申請(qǐng)量總體趨勢(shì)是逐漸增加的，但是起步較晚。2011年申請(qǐng)量達(dá)到高峰，峰值為206件，2012年稍有回落，但也保持在179件。此外需要說(shuō)明的是，由于專(zhuān)利文獻(xiàn)從最初提出申請(qǐng)到公開(kāi)有一段時(shí)間，對(duì)于圖2中2012年和2013年數(shù)據(jù)的下滑有部分原因是由于圖表中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不完整，因?yàn)閷?zhuān)利的申請(qǐng)到公開(kāi)需要一段時(shí)間，因而這部分?jǐn)?shù)據(jù)并不能完全反映這兩年的實(shí)際申請(qǐng)情況。

通過(guò)圖3中的數(shù)據(jù)可以看出，申請(qǐng)量最大的地區(qū)是遼寧和廣東，其次是江蘇、上海、北京、浙江。這反映出上述省市在玻璃幕墻結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)實(shí)力位于全國(guó)前列，比如遼寧、廣東、江浙一帶從事玻璃幕墻結(jié)構(gòu)行業(yè)的相關(guān)企業(yè)較多，比較重視玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)推廣；而北京、上海等地區(qū)則依托科技優(yōu)勢(shì)，廣泛開(kāi)展玻璃幕墻結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的科研工作。

在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人中，企業(yè)申請(qǐng)人占有大部分比例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)由企業(yè)進(jìn)行玻璃幕墻結(jié)構(gòu)專(zhuān)利申請(qǐng)的申請(qǐng)量為612件，約占總數(shù)的79%；個(gè)人申請(qǐng)量為155件，約占20%；大學(xué)/科研機(jī)構(gòu)為6件，僅占總數(shù)的1%。企業(yè)申請(qǐng)較為踴躍這說(shuō)明我國(guó)在玻璃幕墻結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)相對(duì)比較成熟，具備一定的市場(chǎng)需求，但是深度的技術(shù)研究投入還比較少。

2)主要技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)狀況。

表3　各類(lèi)型專(zhuān)利申請(qǐng)量(二)

玻璃幕墻結(jié)構(gòu)申請(qǐng)量/件框架式玻璃幕墻414點(diǎn)支式玻璃幕墻319全玻式玻璃幕墻40

通過(guò)圖4與表3可見(jiàn)，涉及玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)中，框架式玻璃幕墻、點(diǎn)支式玻璃幕墻、全玻式玻璃幕墻所占的比例分別為54%，41%和5%?？梢钥闯?，研發(fā)主要還是圍繞框架式玻璃幕墻和點(diǎn)支式玻璃幕墻，而全玻式玻璃幕墻相對(duì)而言技術(shù)含量較高、研發(fā)的投入較大、市場(chǎng)占有率不高，因此在國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，受?chē)?guó)內(nèi)申請(qǐng)人關(guān)注較少。

框架式玻璃幕墻在國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)總量為414件，其中最早為1990年沈陽(yáng)強(qiáng)風(fēng)天窗幕墻有限公司提出的申請(qǐng)?zhí)枮?0105124.1的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，其對(duì)支承結(jié)構(gòu)的用材進(jìn)行了改進(jìn)，采用搪瓷的低碳鋼或者合金鋼桿件，大大降低了建筑成本，同時(shí)具有較好的絕緣和防腐蝕性。通過(guò)圖5可以看出，經(jīng)歷了很長(zhǎng)的一段時(shí)間的發(fā)展，到2010年申請(qǐng)量才開(kāi)始出現(xiàn)較大的增長(zhǎng)。

點(diǎn)支式玻璃幕墻在國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)總量為319件，從2011年之后，申請(qǐng)量材料開(kāi)始增長(zhǎng)，這說(shuō)明國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人對(duì)于點(diǎn)支式玻璃幕墻技術(shù)的重視起步較晚，近年來(lái)由于申請(qǐng)人意識(shí)到點(diǎn)支式玻璃幕

墻技術(shù)相對(duì)于框架式玻璃幕墻的優(yōu)越性以及其具有較好的市場(chǎng)前景，申請(qǐng)量才有了顯著的提升(見(jiàn)圖6)。

全玻式玻璃幕墻目前在國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量還比較少，僅40件，且主要集中在2011年以后，全玻式玻璃幕墻技術(shù)由于其技術(shù)較為先進(jìn)，科技含量高，研發(fā)投入需求較高，因此在國(guó)內(nèi)發(fā)展較為滯后，但近年來(lái)由于受到申請(qǐng)人的關(guān)注，申請(qǐng)量有所提升。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)國(guó)內(nèi)外玻璃幕墻技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)現(xiàn)狀分析，作出如下幾點(diǎn)總結(jié)，供相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考：1)對(duì)于應(yīng)用比較廣泛的框架式玻璃幕墻，國(guó)內(nèi)外在該方面的專(zhuān)利申請(qǐng)量均較多，即表明其技術(shù)也相對(duì)成熟，在該分支領(lǐng)域進(jìn)行的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)改進(jìn)很難滿(mǎn)足專(zhuān)利對(duì)于創(chuàng)新性的要求，導(dǎo)致授權(quán)率不高。2)對(duì)于點(diǎn)支式玻璃幕墻和全玻式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，正處于快速發(fā)展的階段。由于其更能夠滿(mǎn)足建筑功能和建筑藝術(shù)的多樣化要求，對(duì)于其結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行創(chuàng)新性研究，更好地適應(yīng)高層建筑需求，并結(jié)合企業(yè)的實(shí)際特點(diǎn)，利用專(zhuān)利戰(zhàn)略搶占市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。3)與建筑節(jié)能領(lǐng)域相結(jié)合。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于建筑節(jié)能也不斷提出新的要求，發(fā)展綠色建筑將成為建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展的新主題，因而將玻璃幕墻結(jié)構(gòu)與節(jié)能調(diào)節(jié)相結(jié)合方面作為新的研究方向，在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，尋找新的突破口，形成新的技術(shù)和體系。

注：通訊作者武敏對(duì)本文的貢獻(xiàn)等同于第一作者。

[1]趙西安.高層建筑幕墻的新結(jié)構(gòu)和新系統(tǒng)[A].中國(guó)國(guó)際門(mén)窗幕墻高級(jí)研討會(huì)[C].2012.

[2]玻璃幕墻結(jié)構(gòu)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[3]楊嗣信.玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

Patented technology analysis of glass curtain wall structure

Li Na1Wu Min1*Wang Li1Yang Yaping1Fu Yanqing2

(1.PatentExaminationCooperationCenterofthePatentOffice,SIPO,Beijing100191,China;2.CentralResearchInstituteofBuildingandConstructionCo.,Ltd,Beijing100088,China)

Glass curtain wall structure patents and applications data are analyzed. The patents and applications are divided into several major branches of technology. The basic patent protection, technology trends, and patent layout features of each sub-area branches of technology are analyzed, at home and abroad. Providing the relevant information of patented technology for the glass curtain wall manufacturing industries and scientific institutions.

glass curtain wall, enclosing structure, patent

1009-6825(2016)19-0233-03

2016-04-20

李娜(1984- )，女，碩士，助理研究員

武敏

TU382

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