玻璃幕墙结构专利技术分析

李 娜 　 武 敏*　 王 丽 　 杨雅平　傅彦青

(1.国家知识产权局专利审查协作北京中心，北京　100191；　2.中冶集团建筑研究总院有限公司，北京　100088)



玻璃幕墙结构专利技术分析

李 娜1武 敏1*王 丽1杨雅平1傅彦青2

(1.国家知识产权局专利审查协作北京中心，北京100191；2.中冶集团建筑研究总院有限公司，北京100088)

统计分析了玻璃幕墙结构的专利和专利申请数据，将专利申请具体划分为数个主要技术分支，并探讨了各技术分支子领域的国内外基本专利的保护状况、技术发展趋势及专利布局特点，为科研机构、玻璃幕墙企业开展技术创新提供技术参考和专利权属信息。

玻璃幕墙，围护结构，专利

1　概述

玻璃具有透光、高强、轻质、耐久等特点，几乎不受大气的腐蚀，无需任何的防腐措施。而其他建筑材料并不同时具有这样的特点，同时玻璃幕墙可以满足建筑采光和建筑艺术的要求，诸多优点决定了玻璃幕墙在高层建筑外围结构中的广泛应用[1]。

玻璃幕墙属于建筑外围围护结构。按照支承结构的不同形式，可以将玻璃幕墙分为三大类：框架式玻璃幕墙、点支式玻璃幕墙和全玻式玻璃幕墙。

作者根据支承结构形式的不同，对涉及玻璃幕墙结构的相关专利进行分析，为相关科研院所、企业机构对玻璃幕墙的研究改进提供参考。

2　国内外专利申请相关情况分析

玻璃幕墙在国际专利分类表中相关的分类号有E04B2/88，E04B2/90，E04B2/92，E04B2/94，E04B2/96，统计中采用的相关中英文关键词有：玻璃，幕墙，连接，框，支承，支撑，点支，点式，点连接，驳接，爪，全玻；glass,curtain,join,connect,frame,rib,spider,claw,cable,steel。主要采用了CPRSABS数据库和DWPI数据库对2013年4月1日以前公开的相关文献进行了检索。通过对不相关文献的筛除，最终得出与本文中玻璃幕墙结构相关的专利申请的数据量，见表1。

表1　不同技术主题在各数据库中检索得到的数据量

2.1国外相关专利申请状况分析

1)相关专利申请的年度分布以及国家地区分布。

建筑幕墙在1980年以来推广应用范围日益拓宽，技术含量不断增加，新技术的应用日渐增多，专利申请量总体呈不断增长的趋势，特别是在1995年出现了第一次的小高峰，并于2011年达到了申请量的最高峰。专利申请量的这一变化也体现了幕墙技术以工程应用为基础，在实际应用中不断探求新的结构和技术，在早期的应用和研究的基础上出现了1995年左右的小高峰，并通过后续十多年的应用及技术的改进，出现了2011年申请量的最高峰。

对于国家分布情况，主要是日本、德国和韩国的申请量较大，分别为135件、105件和77件，其他国家的申请量均较少。这说明国外玻璃幕墙结构技术主要集中在日本、德国和韩国。

对于申请人方面，企业占总申请量的74%，个人占25%，科研院校在这方面的申请量很少，仅占总申请量的0.1%左右。这也表明玻璃幕墙这一应用性较强的技术，对其相关技术的研究主要在企业中，技术的发展也依托于建筑幕墙日益拓宽的应用范围。

2)主要技术领域的专利申请状况。

表2　各类型专利申请量(一)

玻璃幕墙结构申请量/件框架式玻璃幕墙304点支式玻璃幕墙47全玻式玻璃幕墙54

从图1与表2可以看出在玻璃幕墙结构相关专利申请中，框架式玻璃幕墙、点支式玻璃幕墙、全玻式玻璃幕墙所占的比例分别为75%，12%和13%。这一组数据中可以看出，目前使用相对广泛的框架式玻璃幕墙是主要的研发方面，而点支式玻璃幕墙和全玻式玻璃幕墙相对而言技术含量较高、研发投入较大、市场占有率不高，因此受申请人关注较少。下面分别对各玻璃幕墙结构技术进行详细介绍。

a.框架式玻璃幕墙的专利申请状况。框架式玻璃幕墙是玻璃幕墙结构中最为常见的形式，包括横梁和立柱构成的框架支承，以及周边支承的面板。框架式玻璃幕墙的专利申请量增长趋势明显，在2011年达到巅峰。

对于框架式玻璃幕墙，典型的如德国的ESCO METALLBAUBESCHLAG-HANDEL公司在2007年4月18日申请、公开号为DE102007018305的专利申请，其中提供了一种框架式玻璃幕墙结构，该结构通过基座型材以及密封原件将玻璃板材固定于由木材或金属材料制成的框架型材上。并在玻璃面板方面进行了改进，采用了层状绝缘玻璃，有效减少了幕墙结构的热传递。

b.点支式玻璃幕墙的专利申请状况。点支式玻璃幕墙是由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构构成的玻璃幕墙。

点支式玻璃幕墙的专利申请量总体不大，且每年的申请量基本保持平稳，在1995年达到巅峰，其原因在于此时为点支式玻璃幕墙技术最为兴盛之时，例如1996年建成的著名的德国莱比锡展览中心是世界上最大的用点支式玻璃作为围护结构的建筑物；日本也是在20世纪90年代以后对点支式连接法进行了广泛的应用和研究。但由于该技术过于关注幕墙结构自身的改进，对幕墙的功能性和与环境的协调性的要求有所欠缺，因此近年来受申请人关注呈减少趋势，申请量有所下降。

典型的有韩国GLASSTOP公司在2011年7月7日申请、公开号为KR1065186B的专利，其中保护了一种用于楼宇外墙的点支式玻璃系统，该系统的玻璃幕墙以固定的间隔分开，相互具有一定的空隙，并通过支撑构架相连接。固定架包括与大楼结构件相连接的固定单元，固定单元四周散射状分布有支撑件，且支撑件设置于支撑构架之后，支撑结构具有连接固定单元和支撑件的支腿，以及穿过间隙将支撑构架固定于支撑件的紧固件。该系统有效避免了在玻璃面板上开设支承孔。

c.全玻式玻璃幕墙的专利申请状况。与点支式玻璃幕墙的情况非常类似，全玻式玻璃幕墙的专利申请量总体也不大，最早的申请出现于1975年，直到20世纪80年代后期开始申请量才逐渐开始增加，在2010年达到巅峰，这也表明全玻式玻璃幕墙作为点支式玻璃幕墙在结构上进一步发展的下一个新阶段，其发展本身也经历了一段比较长的过程。

该方面典型的专利申请，有德国FRANKISCHE公司在1988年1月22日申请、公开号为DE3801826A1的专利申请，其中提供了一种全玻式玻璃系统，该系统的每一块玻璃幕墙通过与基部结构连接的悬臂角栓支撑，悬臂角栓的悬空段呈锯齿状，角栓的锯齿段与塑料套管配合，并插入两面光滑的玻璃板的肋部凹口中，然后在凹口中填入以铆定塑料套管，最后注入密封剂固定。

2.2国内相关专利申请状况分析

1)申请量年度分布以及地区分布。

通过图2中的数据可以看出，国内玻璃幕墙结构的申请量总体趋势是逐渐增加的，但是起步较晚。2011年申请量达到高峰，峰值为206件，2012年稍有回落，但也保持在179件。此外需要说明的是，由于专利文献从最初提出申请到公开有一段时间，对于图2中2012年和2013年数据的下滑有部分原因是由于图表中统计数据不完整，因为专利的申请到公开需要一段时间，因而这部分数据并不能完全反映这两年的实际申请情况。

通过图3中的数据可以看出，申请量最大的地区是辽宁和广东，其次是江苏、上海、北京、浙江。这反映出上述省市在玻璃幕墙结构领域的技术研发实力位于全国前列，比如辽宁、广东、江浙一带从事玻璃幕墙结构行业的相关企业较多，比较重视玻璃幕墙结构的技术研究与产业推广；而北京、上海等地区则依托科技优势，广泛开展玻璃幕墙结构领域的科研工作。

在国内申请人中，企业申请人占有大部分比例，经统计，我国由企业进行玻璃幕墙结构专利申请的申请量为612件，约占总数的79%；个人申请量为155件，约占20%；大学/科研机构为6件，仅占总数的1%。企业申请较为踊跃这说明我国在玻璃幕墙结构领域的技术相对比较成熟，具备一定的市场需求，但是深度的技术研究投入还比较少。

2)主要技术领域专利申请状况。

表3　各类型专利申请量(二)

玻璃幕墙结构申请量/件框架式玻璃幕墙414点支式玻璃幕墙319全玻式玻璃幕墙40

通过图4与表3可见，涉及玻璃幕墙结构的相关专利申请中，框架式玻璃幕墙、点支式玻璃幕墙、全玻式玻璃幕墙所占的比例分别为54%，41%和5%。可以看出，研发主要还是围绕框架式玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙，而全玻式玻璃幕墙相对而言技术含量较高、研发的投入较大、市场占有率不高，因此在国内技术发展相对滞后，受国内申请人关注较少。

框架式玻璃幕墙在国内的申请总量为414件，其中最早为1990年沈阳强风天窗幕墙有限公司提出的申请号为90105124.1的发明专利申请，其对支承结构的用材进行了改进，采用搪瓷的低碳钢或者合金钢杆件，大大降低了建筑成本，同时具有较好的绝缘和防腐蚀性。通过图5可以看出，经历了很长的一段时间的发展，到2010年申请量才开始出现较大的增长。

点支式玻璃幕墙在国内的申请总量为319件，从2011年之后，申请量材料开始增长，这说明国内申请人对于点支式玻璃幕墙技术的重视起步较晚，近年来由于申请人意识到点支式玻璃幕

墙技术相对于框架式玻璃幕墙的优越性以及其具有较好的市场前景，申请量才有了显著的提升(见图6)。

全玻式玻璃幕墙目前在国内的申请量还比较少，仅40件，且主要集中在2011年以后，全玻式玻璃幕墙技术由于其技术较为先进，科技含量高，研发投入需求较高，因此在国内发展较为滞后，但近年来由于受到申请人的关注，申请量有所提升。

3　结语

通过上述对国内外玻璃幕墙技术领域专利申请现状分析，作出如下几点总结，供相关领域的技术人员参考：1)对于应用比较广泛的框架式玻璃幕墙，国内外在该方面的专利申请量均较多，即表明其技术也相对成熟，在该分支领域进行的简单结构改进很难满足专利对于创新性的要求，导致授权率不高。2)对于点支式玻璃幕墙和全玻式玻璃幕墙结构，正处于快速发展的阶段。由于其更能够满足建筑功能和建筑艺术的多样化要求，对于其结构体系进行创新性研究，更好地适应高层建筑需求，并结合企业的实际特点，利用专利战略抢占市场优势。3)与建筑节能领域相结合。随着我国经济的快速发展，对于建筑节能也不断提出新的要求，发展绿色建筑将成为建筑业未来发展的新主题，因而将玻璃幕墙结构与节能调节相结合方面作为新的研究方向，在现有技术水平的基础上，寻找新的突破口，形成新的技术和体系。

注：通讯作者武敏对本文的贡献等同于第一作者。

[1]赵西安.高层建筑幕墙的新结构和新系统[A].中国国际门窗幕墙高级研讨会[C].2012.

[2]玻璃幕墙结构[M].济南：山东科学技术出版社，2006.

[3]杨嗣信.玻璃幕墙设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，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，硕士，助理研究员

武敏

TU382

A