胡龍生，賀 赟

（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 蘇州 215163）

0 前言

建筑工業(yè)化是指現(xiàn)代的制造、運輸、安裝和科學管理的生產(chǎn)方式，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產(chǎn)方式［1］。近年來，國務院、住建部及各省市政府相繼出臺了關于大力推廣裝配式房屋建設的相關政策［2］，促進建筑工業(yè)化，特別是2016年，國務院明確提出了要大力發(fā)展裝配式建筑，力爭用10年左右的時間，使國內(nèi)裝配式房屋面積比例達到 30%［3］。

預制裝配式混凝土技術是建筑工業(yè)化的建筑生產(chǎn)方式的重要分支之一［4-5］。預制裝配式混凝土結構與傳統(tǒng)建筑相比，具有施工速度快、施工質(zhì)量可靠、環(huán)保高效、降低施工成本等優(yōu)點［6］。

預制混凝土梁柱的連接是預制裝配式技術的關鍵技術，它直接關系到結構的整體穩(wěn)定性和抗震性能。為了全面系統(tǒng)的了解預制混凝土梁柱的連接技術，本文多角度分析了預制混凝土梁柱連接的專利技術。

1 概述

通過對專利數(shù)據(jù)庫中的預制混凝土梁柱連接技術的匯總，結合審查實踐，將預制混凝土梁柱連接的技術分為四大技術主題：連通柱、連通梁、節(jié)點連接、預制節(jié)點。

1.1 連通柱

“連通柱”是指在梁柱連接節(jié)點處，預制柱上下連通，為一個整體結構，而預制梁作為獨立構件再通過其他方式與連通柱固接。其連接方式分為：端面配合、預應力筋、灌漿/現(xiàn)澆、連接組件。典型連接方式如圖1所示。

1.2 連通梁

“連通梁”是指預制梁作為整體貫通節(jié)點區(qū)域，預制柱分為上下預制段與預制梁組裝連接。根據(jù)其組裝方式的不同，可分為：現(xiàn)澆混凝土、套筒灌漿、拼接件。典型連接方式如圖2所示。

1.3 節(jié)點區(qū)連接

“節(jié)點區(qū)連接”是指預制梁和預制柱均在節(jié)點處斷開，在節(jié)點區(qū)相互連接形成整體。其主要分為：預制節(jié)點座、現(xiàn)澆混凝土和單獨連接件，典型的連接方式如圖3所示。

圖1 連通柱的典型連接方式［7-10］Fig.1 Typical Connections of Long Pass Column

圖2 連通梁的典型連接方式［11-13］Fig.2 Typical Connections of Long Pass Beam

圖3 節(jié)點區(qū)連接的典型連接方式［14-16］Fig.3 Typical Connections of Joint of Nodes

1.4 預制節(jié)點

為了防止預制梁柱在節(jié)點區(qū)域破壞，進一步提高節(jié)點區(qū)域的整體性，整個節(jié)點區(qū)采用整體預制節(jié)點，其通過帶有預制梁、預制柱的整體預制節(jié)點相互拼接組裝而成。

2 國內(nèi)外專利申請趨勢

本文選取公開日在2019年6月30日以前，數(shù)據(jù)庫來源于中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CNABS）、德溫特世界專利索引（DWPI）、世界專利文摘庫（SIPOABS）中關于預制混凝土梁柱連接的專利技術進行統(tǒng)計分析。

2.1 國內(nèi)外專利申請趨勢及國家申請量占比

如圖4所示，國外對預制混凝土梁柱的連接研究較早，起步于1969年，但1969年～2000年申請量較少，處于技術萌芽期；隨后2000年～2006年進入快速增長期，這得益于日本在21 世紀初高度重視預制混凝土技術的發(fā)展。2006年以后，隨著國際經(jīng)濟的持續(xù)低迷，特別是2009年金融危機，國外的專利申請量有所下滑，近年來專利申請量平穩(wěn)增長。

圖4 專利申請態(tài)勢及各國家申請量占比Fig.4 Trends of Patent Applications and the Proportion of Applications in Different Countries

國內(nèi)預制混凝土梁柱連接的研究起步較晚，始于2004年，國內(nèi)專利申請的走勢大致經(jīng)歷了緩慢增長期（2006年～2012年）和快速增長期（2012年至今），2017年達到頂峰，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因主要是：國務院、住建部及地方住建局出臺相應的裝配式建筑的相關政策、法規(guī)和標準，國內(nèi)申請人逐漸重視有關裝配式建筑領域的專利申請。

整體而言，預制混凝土梁柱的專利申請主要集中在中國、日本和韓國，隨著近年來中國高度重視預制混凝土技術的發(fā)展和知識產(chǎn)權保護，其有關預制混凝土梁柱的專利申請量已超過了全球申請量的一半，值得一提的是，國外專利申請國中，日本是最主要的申請國。

2.2 主要申請國專利申請趨勢

由上分析可知，主要申請國為中國、日本和韓國，各主要申請國的專利申請趨勢對比圖如圖5所示。由圖5可以看出：

⑴日本起步于20 世紀90年代，隨后到2010年專利申請量快速增長，2005年～2010年專利申請量達到頂峰49 件。隨后，受經(jīng)濟危機影響，2009年以后，專利申請量穩(wěn)中有降。中國和韓國起步于2005年前后，相對日本起步較晚，韓國近年來專利申請量穩(wěn)步有增，但是整體量不多。

⑵中國作為后起之秀，申請量高速增長，特別是2016年至今，專利申請量高達129 件，這與我國在2015 前后專門出臺的裝配式建筑指導意見和相關配套措施密不可分。

圖5 各主要申請國申請趨勢對比圖Fig.5 Main Applicant Countries Application Trends

3 國內(nèi)外區(qū)域分布分析

3.1 國內(nèi)外技術主題分布趨勢及占比

如圖6所示，1995年以前鮮有申請，1995年～2013年各技術主題的專利申請量基本相當，2013 至今，連通柱和節(jié)點連接兩個技術主題的申請量快速增長，其專利申請量分別高達79 件和45 件，遠超其他兩個技術主題，這主要歸功于我國主要專利申請重點涉及這兩個技術主題，總體而言，連通柱和節(jié)點連接是混凝土梁柱連接的關鍵技術。

圖6 技術主題分布及占比Fig.6 Distribution and Proportion of Technical Topics

針對“連通柱”關鍵技術，其細分主題的占比如圖7所示。由圖7可見，連接組件的專利申請量最多，其占比多達全部申請量的17%，其次是預應力筋的連接方式，占比為11%，主要是由于連接組件和預應力筋具備良好的抗震性能。

圖7 “連通柱”各細分主題的占比Fig.7 The Proportion of Long Pass Column's Subdivision Technical Topics

3.2 全球主要申請國技術主題分析

圖8示出了全球主要申請國技術主題的分布，分析可知：三個國家在各技術主題均有一定量的申請，但其重點研究技術主題均在于連通柱和節(jié)點連接。在專利申請數(shù)量上，連通柱和節(jié)點連接兩個技術主題，中國的專利申請數(shù)量均多于日本，日本多于韓國。值得一提的是，在連通梁技術主題，日本的專利申請量多于我國，約為我國的3 倍，可見，連通梁技術為我國的技術短板。

圖8 全球主要申請國技術主題分布Fig.8 Distribution of Technical Topics in Major Applicant Countries

對于各細分主題，在連通柱技術主題中，連接組件為中國、日本和韓國的研究重點，連通梁技術主題中，套筒灌漿為三國的研究重點，節(jié)點連接中，現(xiàn)澆混凝土為共同的研究重點。

4 國內(nèi)外主要研究主體分析

4.1 國外研究主體排名分析

由圖9可以看出，國外的研究主體主要來自日本，有1 位來自韓國的房建公司 ＆ 慶熙大學，類型全部是大型的建筑企業(yè)，這表明預制混凝土梁柱連接的技術領域的工業(yè)化程度較高，技術發(fā)展已經(jīng)相對成熟。

排名前三的申請人是日本的竹中公司、清水建設、大林組，專利申請量分別為 29、21、16 件，其中清水建設創(chuàng)建于1804年，總部位于日本東京，是一家擁有200 多年歷史的老牌建筑商，經(jīng)過兩個多世紀的發(fā)展，公司已經(jīng)成為國際著名的建筑工程承包商?？梢姡瑐鹘y(tǒng)的建筑企業(yè)是日本研發(fā)裝配式房屋的中堅力量。值得注意的是，韓國作為裝配式房屋架構的新秀，也逐漸形成了自己的核心研發(fā)企業(yè)。

圖9 國外預制混凝土梁柱連接技術的研究主體排名Fig.9 Research Main Body Ranking of Foreign Precast Concrete Beam-column Connection Technology

4.2 國外研究主體技術分布分析

由圖10可以看出：就重視程度而言，竹中建設、大林組、三井住友都非常重視整體預制節(jié)點，這主要是由于整體預制節(jié)點能夠保證節(jié)點的連接強度，具備良好地抗震性能，易于產(chǎn)業(yè)化推廣。竹中建設還比較重視連通柱-預應力筋及連通梁-套筒灌漿的研究。就研究廣度而言，清水建設相對其他企業(yè)研究全面，其在各技術主題上均有涉及。就研究深度而言，竹中建設在連通柱、連通梁研究較為深入。大林組和三井住友建設重點研究連通梁、節(jié)點區(qū)連接和預制節(jié)點。

圖10 國外預制混凝土梁柱連接技術的研究主體技術分布Fig.10 Main Technical Distribution of Foreign Precast Concrete Beam-column Connection Technology

4.3 國內(nèi)研究主體排名分析

由圖11可以看出：排名前兩位的分別是東南大學和北京工業(yè)大學，可見，國內(nèi)從事預制混凝土梁柱連接的研究主要集中在高校。排名第3～6 名的分別是中國十七冶集團有限公司、江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團、四川華構住宅工業(yè)有限公司、常州市規(guī)劃設計院，雖然，其都來自企業(yè)，但專利申請量均在10 件左右，相比較國外研究主體竹中建設、清水建設有較大差距，這也反映重點企業(yè)的專利保護意識較弱，對技術的革新和進步?jīng)]有足夠的重視。

同時值得一提的是，排名前6 的申請人中，有3位來自江蘇，分別是東南大學、江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團和常州市規(guī)劃設計院，可見，江蘇很重視預制混凝土技術的研究，這與江蘇的產(chǎn)業(yè)政策息息相關。

4.4 國內(nèi)研究主體技術分布分析

圖11 國內(nèi)預制混凝土梁柱連接技術的研究主體排名Fig.11 Research Main Body Ranking of Precast Concrete Beam-column Connection Technology in China

從圖12中可以看出：各研究主體的側(cè)重點各不相同，其中東南大學的研究重點在于節(jié)點區(qū)連接-現(xiàn)澆混凝土，北京工業(yè)大學的研究重點是連通柱-預應力筋，中國十七冶集團有限公司的研究重點是連通梁-套筒灌漿，江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團的研究重點是節(jié)點區(qū)連接-現(xiàn)澆混凝土。

圖12 國內(nèi)預制混凝土梁柱連接技術的研究主體技術分布Fig.12 Main Technical Distribution of Precast Concrete Beam-column Connection Technology in China

就研究全面性而言，中國十七冶集團有限公司的研究設計了所有技術主題，但整體申請量相對較少。與國外研究主體形成鮮明對比的是，國內(nèi)研究主體專利分布相對集中，例如北京工業(yè)大學的大部分申請都集中在連通柱-預應力筋，而江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團則主要集中在節(jié)點區(qū)連接，可見，國內(nèi)研究主體還需要在研究主題上加以拓寬。

值得注意的是，國內(nèi)研究主體在連通梁及預制節(jié)點兩個技術主題的研究均相對較少，因此，其為各研究主體的技術短板。

5 結論

⑴國外的預制混凝土梁柱的連接技術的研究較早，日本高度重視預制混凝土技術的研究，形成了一大批龍頭企業(yè)，引領了預制混凝土梁柱連接技術的發(fā)展。國內(nèi)起步較晚，受產(chǎn)業(yè)政策的影響，2012年至今進入高速增長期。全球的主要申請國為中國、日本和韓國。

⑵連通柱和節(jié)點連接是混凝土梁柱連接的主要技術主題，為全球的研發(fā)熱點。就各細分主題，連接組件、套筒灌漿、節(jié)點連接-現(xiàn)澆混凝土為各主要申請國的研究重點。

⑶國外在預制混凝土梁柱連接的技術領域，起步較早，產(chǎn)業(yè)化程度高；國內(nèi)以高校申請人為主，雖然具備一定的技術儲備，但產(chǎn)學研程度有待加強。

⑷國外研究主體主要來自日本，且均為日本大型建筑企業(yè)，韓國也逐漸形成了自己的核心研發(fā)企業(yè)。國內(nèi)的研究主體排名靠前均來自高校，分別是東南大學和北京工業(yè)大學。國外研究主體各細分主題研究較為全面，國內(nèi)研究主體專利分布相對集中，連通梁和預制節(jié)點研究較少，為技術短板。