玻璃幕墻結構專利技術分析

李 娜 　 武 敏*　 王 麗 　 楊雅平　傅彥青

(1.國家知識產權局專利審查協作北京中心，北京　100191；　2.中冶集團建筑研究總院有限公司，北京　100088)

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玻璃幕墻結構專利技術分析

李 娜1武 敏1*王 麗1楊雅平1傅彥青2

(1.國家知識產權局專利審查協作北京中心，北京100191；2.中冶集團建筑研究總院有限公司，北京100088)

統計分析了玻璃幕墻結構的專利和專利申請數據，將專利申請具體劃分為數個主要技術分支，并探討了各技術分支子領域的國內外基本專利的保護狀況、技術發展趨勢及專利布局特點，為科研機構、玻璃幕墻企業開展技術創新提供技術參考和專利權屬信息。

玻璃幕墻，圍護結構，專利

1　概述

玻璃具有透光、高強、輕質、耐久等特點，幾乎不受大氣的腐蝕，無需任何的防腐措施。而其他建筑材料并不同時具有這樣的特點，同時玻璃幕墻可以滿足建筑采光和建筑藝術的要求，諸多優點決定了玻璃幕墻在高層建筑外圍結構中的廣泛應用[1]。

玻璃幕墻屬于建筑外圍圍護結構。按照支承結構的不同形式，可以將玻璃幕墻分為三大類：框架式玻璃幕墻、點支式玻璃幕墻和全玻式玻璃幕墻。

作者根據支承結構形式的不同，對涉及玻璃幕墻結構的相關專利進行分析，為相關科研院所、企業機構對玻璃幕墻的研究改進提供參考。

2　國內外專利申請相關情況分析

玻璃幕墻在國際專利分類表中相關的分類號有E04B2/88，E04B2/90，E04B2/92，E04B2/94，E04B2/96，統計中采用的相關中英文關鍵詞有：玻璃，幕墻，連接，框，支承，支撐，點支，點式，點連接，駁接，爪，全玻；glass,curtain,join,connect,frame,rib,spider,claw,cable,steel。主要采用了CPRSABS數據庫和DWPI數據庫對2013年4月1日以前公開的相關文獻進行了檢索。通過對不相關文獻的篩除，最終得出與本文中玻璃幕墻結構相關的專利申請的數據量，見表1。

表1　不同技術主題在各數據庫中檢索得到的數據量

2.1國外相關專利申請狀況分析

1)相關專利申請的年度分布以及國家地區分布。

建筑幕墻在1980年以來推廣應用范圍日益拓寬，技術含量不斷增加，新技術的應用日漸增多，專利申請量總體呈不斷增長的趨勢，特別是在1995年出現了第一次的小高峰，并于2011年達到了申請量的最高峰。專利申請量的這一變化也體現了幕墻技術以工程應用為基礎，在實際應用中不斷探求新的結構和技術，在早期的應用和研究的基礎上出現了1995年左右的小高峰，并通過后續十多年的應用及技術的改進，出現了2011年申請量的最高峰。

對于國家分布情況，主要是日本、德國和韓國的申請量較大，分別為135件、105件和77件，其他國家的申請量均較少。這說明國外玻璃幕墻結構技術主要集中在日本、德國和韓國。

對于申請人方面，企業占總申請量的74%，個人占25%，科研院校在這方面的申請量很少，僅占總申請量的0.1%左右。這也表明玻璃幕墻這一應用性較強的技術，對其相關技術的研究主要在企業中，技術的發展也依托于建筑幕墻日益拓寬的應用范圍。

2)主要技術領域的專利申請狀況。

表2　各類型專利申請量(一)

玻璃幕墻結構申請量/件框架式玻璃幕墻304點支式玻璃幕墻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構相關專利申請中，框架式玻璃幕墻、點支式玻璃幕墻、全玻式玻璃幕墻所占的比例分別為75%，12%和13%。這一組數據中可以看出，目前使用相對廣泛的框架式玻璃幕墻是主要的研發方面，而點支式玻璃幕墻和全玻式玻璃幕墻相對而言技術含量較高、研發投入較大、市場占有率不高，因此受申請人關注較少。下面分別對各玻璃幕墻結構技術進行詳細介紹。

a.框架式玻璃幕墻的專利申請狀況。框架式玻璃幕墻是玻璃幕墻結構中最為常見的形式，包括橫梁和立柱構成的框架支承，以及周邊支承的面板。框架式玻璃幕墻的專利申請量增長趨勢明顯，在2011年達到巔峰。

對于框架式玻璃幕墻，典型的如德國的ESCO METALLBAUBESCHLAG-HANDEL公司在2007年4月18日申請、公開號為DE102007018305的專利申請，其中提供了一種框架式玻璃幕墻結構，該結構通過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行了改進，采用了層狀絕緣玻璃，有效減少了幕墻結構的熱傳遞。

b.點支式玻璃幕墻的專利申請狀況。點支式玻璃幕墻是由玻璃面板、點支撐裝置和支撐結構構成的玻璃幕墻。

點支式玻璃幕墻的專利申請量總體不大，且每年的申請量基本保持平穩，在1995年達到巔峰，其原因在于此時為點支式玻璃幕墻技術最為興盛之時，例如1996年建成的著名的德國萊比錫展覽中心是世界上最大的用點支式玻璃作為圍護結構的建筑物；日本也是在20世紀90年代以后對點支式連接法進行了廣泛的應用和研究。但由于該技術過于關注幕墻結構自身的改進，對幕墻的功能性和與環境的協調性的要求有所欠缺，因此近年來受申請人關注呈減少趨勢，申請量有所下降。

典型的有韓國GLASSTOP公司在2011年7月7日申請、公開號為KR1065186B的專利，其中保護了一種用于樓宇外墻的點支式玻璃系統，該系統的玻璃幕墻以固定的間隔分開，相互具有一定的空隙，并通過支撐構架相連接。固定架包括與大樓結構件相連接的固定單元，固定單元四周散射狀分布有支撐件，且支撐件設置于支撐構架之后，支撐結構具有連接固定單元和支撐件的支腿，以及穿過間隙將支撐構架固定于支撐件的緊固件。該系統有效避免了在玻璃面板上開設支承孔。

c.全玻式玻璃幕墻的專利申請狀況。與點支式玻璃幕墻的情況非常類似，全玻式玻璃幕墻的專利申請量總體也不大，最早的申請出現于1975年，直到20世紀80年代后期開始申請量才逐漸開始增加，在2010年達到巔峰，這也表明全玻式玻璃幕墻作為點支式玻璃幕墻在結構上進一步發展的下一個新階段，其發展本身也經歷了一段比較長的過程。

該方面典型的專利申請，有德國FRANKISCHE公司在1988年1月22日申請、公開號為DE3801826A1的專利申請，其中提供了一種全玻式玻璃系統，該系統的每一塊玻璃幕墻通過與基部結構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國內相關專利申請狀況分析

1)申請量年度分布以及地區分布。

通過圖2中的數據可以看出，國內玻璃幕墻結構的申請量總體趨勢是逐漸增加的，但是起步較晚。2011年申請量達到高峰，峰值為206件，2012年稍有回落，但也保持在179件。此外需要說明的是，由于專利文獻從最初提出申請到公開有一段時間，對于圖2中2012年和2013年數據的下滑有部分原因是由于圖表中統計數據不完整，因為專利的申請到公開需要一段時間，因而這部分數據并不能完全反映這兩年的實際申請情況。

通過圖3中的數據可以看出，申請量最大的地區是遼寧和廣東，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構領域的技術研發實力位于全國前列，比如遼寧、廣東、江浙一帶從事玻璃幕墻結構行業的相關企業較多，比較重視玻璃幕墻結構的技術研究與產業推廣；而北京、上海等地區則依托科技優勢，廣泛開展玻璃幕墻結構領域的科研工作。

在國內申請人中，企業申請人占有大部分比例，經統計，我國由企業進行玻璃幕墻結構專利申請的申請量為612件，約占總數的79%；個人申請量為155件，約占20%；大學/科研機構為6件，僅占總數的1%。企業申請較為踴躍這說明我國在玻璃幕墻結構領域的技術相對比較成熟，具備一定的市場需求，但是深度的技術研究投入還比較少。

2)主要技術領域專利申請狀況。

表3　各類型專利申請量(二)

玻璃幕墻結構申請量/件框架式玻璃幕墻414點支式玻璃幕墻319全玻式玻璃幕墻40

通過圖4與表3可見，涉及玻璃幕墻結構的相關專利申請中，框架式玻璃幕墻、點支式玻璃幕墻、全玻式玻璃幕墻所占的比例分別為54%，41%和5%。可以看出，研發主要還是圍繞框架式玻璃幕墻和點支式玻璃幕墻，而全玻式玻璃幕墻相對而言技術含量較高、研發的投入較大、市場占有率不高，因此在國內技術發展相對滯后，受國內申請人關注較少。

框架式玻璃幕墻在國內的申請總量為414件，其中最早為1990年沈陽強風天窗幕墻有限公司提出的申請號為90105124.1的發明專利申請，其對支承結構的用材進行了改進，采用搪瓷的低碳鋼或者合金鋼桿件，大大降低了建筑成本，同時具有較好的絕緣和防腐蝕性。通過圖5可以看出，經歷了很長的一段時間的發展，到2010年申請量才開始出現較大的增長。

點支式玻璃幕墻在國內的申請總量為319件，從2011年之后，申請量材料開始增長，這說明國內申請人對于點支式玻璃幕墻技術的重視起步較晚，近年來由于申請人意識到點支式玻璃幕

墻技術相對于框架式玻璃幕墻的優越性以及其具有較好的市場前景，申請量才有了顯著的提升(見圖6)。

全玻式玻璃幕墻目前在國內的申請量還比較少，僅40件，且主要集中在2011年以后，全玻式玻璃幕墻技術由于其技術較為先進，科技含量高，研發投入需求較高，因此在國內發展較為滯后，但近年來由于受到申請人的關注，申請量有所提升。

3　結語

通過上述對國內外玻璃幕墻技術領域專利申請現狀分析，作出如下幾點總結，供相關領域的技術人員參考：1)對于應用比較廣泛的框架式玻璃幕墻，國內外在該方面的專利申請量均較多，即表明其技術也相對成熟，在該分支領域進行的簡單結構改進很難滿足專利對于創新性的要求，導致授權率不高。2)對于點支式玻璃幕墻和全玻式玻璃幕墻結構，正處于快速發展的階段。由于其更能夠滿足建筑功能和建筑藝術的多樣化要求，對于其結構體系進行創新性研究，更好地適應高層建筑需求，并結合企業的實際特點，利用專利戰略搶占市場優勢。3)與建筑節能領域相結合。隨著我國經濟的快速發展，對于建筑節能也不斷提出新的要求，發展綠色建筑將成為建筑業未來發展的新主題，因而將玻璃幕墻結構與節能調節相結合方面作為新的研究方向，在現有技術水平的基礎上，尋找新的突破口，形成新的技術和體系。

注：通訊作者武敏對本文的貢獻等同于第一作者。

[1]趙西安.高層建筑幕墻的新結構和新系統[A].中國國際門窗幕墻高級研討會[C].2012.

[2]玻璃幕墻結構[M].濟南：山東科學技術出版社，2006.

[3]楊嗣信.玻璃幕墻設計與施工[M].北京：中國建筑工業出版社，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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