从专利视角看幕墙产业的现状及创新方向.pdf

建筑幕墙是超高建筑和超大建筑的重要组成部分，通过检索超高层模架体系的相关专利，对检索结果进行了专利状况的分析，包括申请趋势、地域分布、主要申请人、技术分布等，通过专利视角解读幕墙产业的技术现状及创新方向。总结的经验可为幕墙产业方面的未来发展方向提供指引。关键词：幕墙；采光顶棚；金属屋面；专利分析中图分类号：TU71文献标志码：A文章编号：1 0 0 4-1 0 0 1(2 0 2 3)0 8-1 7 2 1-0 4D0l:10.14144/ki.jzsg.2023.08.063Current Situation and Innovation Direction of Curtain Wall IndustryfromPatentPerspectiveZHOUYifangShanghai Construction Decoration Engineering Group Co.,Ltd.,Shanghai 200072,ChinaAbstract:The architectural curtain walls are an important component of ultra high and super large buildings.Bysearching for patents related to the super high-rise formwork system,the patent status of the search results are analyzed,including application trends,regional distribution,main applicants,and technology distribution.the technologicalstatus and innovation direction of the curtain wall industry are Interpreted from the patent perspective.The summarizedexperience can provide guidance for the future development direction of the curtain wall industry.Keywords:curtain wall;daylighting ceiling;metal roof;patent analysis1983年，我国建筑幕墙行业开始起步，以北京长城饭店和上海联谊大厦幕墙为标志；1 9 8 3 一1 9 9 3 年，建筑幕墙行业仍处于摸索阶段，基本上以模仿国外产品为主；1994一2 0 0 0 年，伴随着中国城市化突飞猛进的进程，众多大型公共建筑、高端住宅以及商业楼盘不断出现，幕墙产品需求急剧增加，建筑幕墙行业迎来迅猛发展，重点以引进国外先进技术消化吸收为主；2 0 0 1 年至今，建筑幕墙行业以“创新、扩张”为标志持续发展，成为全世界最大的门窗、幕墙生产国和使用国。2014年，我国已经成为全球最大的幕墙门窗市场，建筑幕墙门窗的需求量占全球需求总量2/3 以上，其中玻璃幕墙占到全部幕墙的6 0%以上。其他高科技含量类幕墙产品（智能幕墙、生态幕墙、膜结构幕墙等）占比较小，尚不足4%。经过3 0 多年的发展，我国建筑幕墙行业至今已发展了三个时代的产品：第一代幕墙所应用的幕墙产品，其大多为由各种在实地组装的部件组成的构件式幕墙，有独立的竖框及横栏构成幕墙面板的支撑格；第二代幕墙所应用的作者简介：周漪芳（1 9 8 3 一），女，本科，工程师。通信地址：上海市静安区永和路3 1 8 弄3 号（2 0 0 0 7 2）。电子邮箱：3 1 4 3 7 9 3 8 2 收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 9幕墙产品，以单元式幕墙为代表，其为一种调制面板组成的框架支撑幕墙，该面板于工厂制造，然后完整地运往建筑工地安装。第二代单元式幕墙的发展大大降低了建筑成本；第三代幕墙所应用的幕墙产品，大部分为单元式幕墙，并具有节能、应用新技术或多功能的特点。出于环保考虑，引进日光以减少供暖成本的技术以及减少散热成本的遮阳技术均为全球所需。新节能技术（如三层密封玻璃幕墙及太阳能控制玻璃幕墙即光伏幕墙）的发展预期将继续引领整个行业。此外，建筑师寻求各种特点的个性需求亦将继续影响幕墙行业，如光伏幕墙，以及不同颜色、大小、物料、涂层及质量水平的玻璃材料。本文针对幕墙行业的相关专利数据进行系统地深入分析，展现幕墙行业的专利申请发展态势、重要申请人/专利权人的专利技术分布和专利分布，深入重要技术点，探索技术研发热点-4。另外，本文从专利技术角度探索行业技术深化发展和产业升级的问题，从而为我国在幕墙产业方面的未来发展方向提供指引。1幕墙行业市场及专利布局发展分析1）全球专利申请态势分析。根据技术分解所确定的检索策略，在全球范围内公开的技术主题涉及框架式幕172220238Building Construction周漪芳：从专利视角看幕墙产业的现状及创新方向墙、单元式幕墙、全玻璃幕墙、点支撑幕墙、双层幕墙、光伏幕墙、采光顶棚、金属屋面（在以下的分析中统称为幕墙）的专利或专利申请共计8 1 4 9 条。其中，实用新型专利3 8 1 5 条，占所分析专利或者专利申请总数的4 6.9%；发明专利申请2 5 0 4 条，占所分析专利或者专利申请总数的30.8%；发明专利授权1 3 4 9 条，占所分析专利或者专利申请总数的1 6.6%；外观设计专利3 9 3 条，占所分析专利或者专利申请总数的4.8%；其他3 0 条，占所分析专利或者专利申请总数的0.4%；检索报告2 5 条，占所分析专利或者专利申请总数的0.3%；译文2 0 条，占所分析专利或者专利申请总数的0.2%（图1）。由于合享数据库统计全球专利过程中，有些国家的专利公开类型无法识别，故所有专利类型的专利申请量总数将略小于8 1 4 9 条。外观设计4.8%发明授权1 6.6%实用新型4 6.9%发明申请3 0.8%图1全球专利公开类型分布示意2）专利法律状态分析。通过对在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9 条专利或专利申请的法律状态进行分析可知，有效的专利为3 7 3 7 条，占所分析专利或专利申请总数的4 6.0%；失效的专利或者专利申请为2 8 9 8 条，占所分析专利或专利申请总数的3 6.0%；在审的专利申请为608条，占所分析专利或专利申请总数的7.0%；PCT-有效期满的专利或者专利申请为6 4 条，占所分析专利或专利申请总数的0.8%；授权后失效的专利为4 8 条，占所分析专利或专利申请总数的0.6%；部分专利失效的专利申请为4 6 条，占所分析专利或专利申请总数的0.6%；PCT-有效期内的专利申请为3 0 条，占所分析专利或专利申请总数的0.4%。另外，3 7 3 7 条有效的专利中，实用新型专利为2 3 7 4 条，发明申请为5 8 6 条，发明授权为6 7 8 条，外观设计为9 3 条，其他、检索报告、译文分别为1、4、1 条；2 8 9 8 条失效的专利或者专利申请中，实用新型专利为1 3 6 9 条，发明申请为898条，发明授权为4 4 3 条，外观设计为1 7 1 条，其他、检索报告、译文分别为8、4、5 条；6 0 8 条在审的专利申请中，实用新型专利为2 条，发明申请为5 9 5 条，发明授权为2 条，外观设计为0 条，其他、检索报告、译文分别为1、8、0 条(图2)。综上所述，在技术主题涉及幕墙的8 1 4 9 条专利或专利申请中，处在有效状态的专利占总数的5 4.0%；处在失效状态下的专利占总数的3 8.0%；处在在审的专利申请为3.5002500数1 5 0 0500有效XPCT-有效期满部分专利失效PCT-有效期内实用发明#发明外观其他检索译文新型审请授权设计报告图2全球专利法律状态分布示意7.0%。这说明随着幕墙技术的研发发展，相关技术的创新日新月异，较早的专利技术创新程度较低，或者已被其他技术取代，成为现有技术。由于合享数据库统计全球专利过程中，有些小范围国家的法律状态无法识别，故所有申请人的专利申请量总数将略小于8 1 4 9 条。3）专利申请人分析。通过对在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9 条专利或专利申请的申请人进行分析可知，沈阳远大铝业工程有限公司、苏州金螳螂幕墙有限公司、江河创建集团股份有限公司、YOSHIDAKOGYOKK、上海美特幕墙有限公司、山东雅百特科技有限公司、金刚幕墙集团有限公司、百安力钢结构应用科技有限公司、浙江亚厦幕墙有限公司、NISSHINSTEELCOLTD这10家企业的专利申请数量最多，分别是4 0 4、1 7 8、1 5 6、90、7 9、6 3、5 3、5 2、5 0、4 8 条，占所分析专利或专利申请总数的5.0%、2.2%、1.9%、1.1%、1.0%、0.8%、0.7%、0.6%、0.6%、0.6%，排名前1 0 的申请人的专利申请总数总占比为1 4.4%。在排名前1 0 的申请人中，共有8 家中国企业、2 家日本企业，由此可见，中日企业的创新能力较强。一条专利或者专利申请中，可能同时有一位或者多位申请人，故所有申请人的专利申请量总数将大于8 1 4 9 条。通过对主要申请人申请的专利公开类型进行分析可知，申请人为中国企业的专利申请中，苏州金螳螂幕墙有限公司、上海美特幕墙有限公司、金刚幕墙集团有限公司、百安力钢结构应用科技有限公司4 家申请人所申请专利中，发明专利所占比例均大于5 0%；沈阳远大铝业工程有限公司、江河创建集团股份有限公司、山东雅百特科技有限公司、浙江亚厦幕墙有限公司4 家申请人所申请专利中，实用新型专利所占比例均大于6 0%。申请人为日本企业的专利申请中，2 家日本企业所申请专利中，发明专利所占比例均达到了9 0%左右。由于受到各个受理机构审查制度的影响，普遍认为发明专利比实用新型和外观设计专利的技术含金量高，因此申请人申请的已公开的发明专利占比越大，且达到一定的数量，说明该申请人在该技术分支中具备技术优势，由此可以说明，日本企业在幕墙领域中具备相当大的技术优势，中国申请人中，中国建筑企业由于建筑项目建筑施工第4 5 卷第8 期1723周漪芳：从专利视角看幕墙产业的现状及创新方向施工的需要，也申请了大批量的实用新型专利用于技术布局。4）专利技术分布。通过对在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9 条专利或专利申请的IPC分类号（小类）进行分析可知，E04B2/88、E0 4 B2/9 6、E0 4 D 3/3 6、E04D3/362、E0 4 F1 3/0 8、E0 4 D 3/3 0、E0 4 B2/9 0、E04D13/18、E0 4 D 3/3 5、E0 4 D 1 3/0 0 这1 0 个国际分类号的专利申请数量最多，分别是2 9 8 6、8 8 8、1 3 3、1 1 7、9 6、96、8 8、8 5、8 4、6 7 条，占所分析专利或专利申请总数的36.6%、1 0.9%、1.6%、1.4%、1.2%、1.2%、1.1%、1.0%、1.0%、0.8%，排名前1 0 的主IPC的专利申请总数总占比为56.9%。通过对8 1 4 9 条专利或专利申请的主IPC大组进行汇总分析可知，E04B2、E0 4 D 3、E0 4 D 1 3 这3 个IPC大组拥有的专利申请数量最多，分别是4 0 6 9、7 0 7、3 3 8 条，总占比的6 2.8%（图3)。3000米/鲁车2 0001000IPC分类号E04B2/88E04B2/96E04D3/36E04D3/362E04F13/08E04D3/30E04B2/90E04D13/18E04D3/35E04D13/00图3全球专利主IPC分布示意通过对全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9 条专利或专利申请的技术主题进行分析可知，在专利申请数量上，金属屋面为2 2 6 5 条，占比约为2 7.8%；框架式幕墙为2 1 8 7 条，占比约为2 6.8%；单元式幕墙为1 7 8 6 条，占比约为2 1.9%；双层幕墙为1 1 2 3 条，占比约为1 3.8%；光伏幕墙为5 4 4 条，占比约为6.7%；全玻璃幕墙为1 1 7 条，占比约为1.4%；点支撑玻璃幕墙为9 1 条，占比约为1.1%；采光顶棚为3 6 条，占比约为0.4%（图4）。金属屋面，2 2 6 5框架式幕墙，2 1 8 7采光顶棚，3 6 一光伏幕墙，5 4 4单元式幕墙，1 7 8 6双层幕墙，1 1 2 3点支撑玻璃幕墙，9 1全玻璃幕墙，1 1 7图4 全球专利申请各技术分支分布示意综上所述，在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8149条专利或专利申请中，技术主题涉及金属屋面、框架式幕墙和单元式幕墙的专利申请数量最多。5）法律事件分析。通过对在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9 条专利或专利申请的法律事件进行分析可知，共有6 1 1 条专利或者专利申请发生了专利转让；共有57条专利或者专利申请发生了专利许可；共有4 8 条专利或者专利申请发生了专利质押；共有1 5 条专利或者专利申请发生了复审决定；共有1 0 条专利或者专利申请发生了专利诉讼，共有6 条专利或者专利申请发生了无效审查决定；共有4 条专利或者专利申请发生了无效口审。2结语通过对在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9条专利或专利申请的申请趋势、申请国别、法律状态、技术主题、申请人及发明人进行分析可知，中国、日本、韩国、美国、德国这5 个国家专利数量最多。通过对全球8149条专利或者专利申请的法律状态进行分析可知，处在有效状态的专利占总数的5 4.0%；处在失效状态下的专利占总数的3 8.0%；处在在审中的专利申请为7.0%。这说明随着幕墙技术的研发发展，相关技术的创新日新月异，较早的专利技术创新程度较低，或者已被其他技术取代，成为现有技术。而中国的5 6 8 0 条专利或专利申请中，处在失效状态的专利或专利申请占总数的3 3.1%，略低于全球专利申请中的失效比例，由此，从侧面验证了中国在相关技术中的技术创新程度较高。通过对全球8 1 4 9 条专利或者专利申请的申请人进行分析可知，在排名前1 0 的申请人中，共有8 家中国企业和2 家日本企业，由此可以说明，中日企业的创新能力较强。其中，中国企业苏州金螳螂幕墙有限公司、上海美特幕墙有限公司、金刚幕墙集团有限公司、百安力钢结构应用科技有限公司4 家申请人所申请专利中，发明专利所占比例均大于5 0%；沈阳远大铝业工程有限公司、江河创建集团股份有限公司、山东雅百特科技有限公司、浙江亚厦幕墙有限公司4 家申请人所申请专利中，实用新型专利所占比例均大于6 0%。申请人为日本企业的专利申请中，2 家日本企业所申请专利发明专利所占比例均达到了9 0%左右。另外，中国建筑企业由于建筑项目施工的需要，也申请了大批量的实用新型专利用于技术布局。通过对全球8149条专利或者专利申请的发明人进行分析可知，排名前17的发明人中有1 3 位中国发明人、4 位日本发明人。该1 7 位发明人中，只有1 位为个人发明人，其余均为企事业发明人，这说明，中日发明人的创新能力较强，或者说中国、日本在该领域投入的资金和人力较多。通过对全球8 1 4 9 条专利或者专利申请的技术主题进行分析可知，中国范围内的技术侧重点较多在框架式幕墙、单元式幕墙；全球范围内的技术主题涉及幕墙的专利或专利申请中，技术侧重点较多在金属屋面和框架式幕墙。通过对幕墙领域相关专利进行整体分析，内容包括技172420238BuildingConstruction周漪芳：人从专利视角看幕墙产业的现状及创新方向术方向、总体发展趋势等方面。针对分析结果，可以得出以下几点结论：1）2 0 0 9 年至今，中国建筑幕墙行业呈快速增长趋势，在2 0 1 2 年形成了一个专利申请的小高峰，虽然在2 0 1 3年和2 0 1 4 年专利申请量有小范围减少，但没影响整体增长趋势，在2 0 1 7 年形成了一个专利申请的最高峰。这说明，2012一2 0 1 7 年，各幕墙工程企业十分重视行业的技术创新和技术进步，在推动建筑幕墙工厂化生产水平方面，取得了不小的成绩。2）幕墙有框架式幕墙、单元式幕墙、全玻璃幕墙、点支撑玻璃幕墙、双层幕墙、光伏幕墙、采光顶棚、金属屋面等8 个技术分支，不同的技术分支之间相互交错，朝着更高的安全性能、更灵活方便快捷的施工技术、更高的防水性能、更加环保节能的方向发展。总体上来看，近年来，国外技术在该领域内已经趋于成熟，专利申请数量已经趋于稳定，而中国相关技术的专利申请量开始呈现快速上升趋势。3）对主要申请人进行分析发现，全球专利申请人排名中，排名前1 0 的申请人中，共有8 家中国企业、2 家日本企业，由此可以说明，中日企业的创新能力较强。中国专利申请人排名中，排名前5 的申请人的专利申请总数占总比为18.0%，这说明该领域的主要专利技术集中度比较高，幕墙企业的创新能力相对较强或具备相当大的技术优势。虽然中国申请人中企事业单位占比为8 6.3%，但个人申请人超过10%的比例，这说明中国相关技术中企事业的创新能力相对较强或具备相当大的技术优势，一些个人申请人拥有的专利数量或者创新能力也不容小靓。4）通过对技术主题进行分析可知，全球专利申请中技术主题涉及金属屋面、框架式幕墙和单元式幕墙的专利申请数量最多。跟全球专利申请的技术主题分布对比可知，中国专利申请中技术主题涉及框架式幕墙、单元式幕墙和光伏幕墙的专利申请占比有较多增加，技术主题涉及金属屋面的专利申请占比有较多降低，这说明中国范围内公开的专利或专利申请中，技术侧重点较多在框架式幕墙、单元式幕墙；全球范围内的技术主题涉及幕墙的专利或专利申请中，技术侧重点较多在金属屋面和框架式幕墙。5）重点技术分支为框架式幕墙、单元式幕墙和双层幕墙，在全球范围内公开的技术主题涉及重点技术分支共有5096条专利或专利申请。关于框架式幕墙，中韩美3 个国家受到业内各类机构重视的程度较强；关于单元式幕墙，中日美3 个国家受到业内各类机构重视的程度较强；关于双层幕墙，中德西3 个国家受到业内各类机构重视的程度较强。在框架式幕墙和双层幕墙领域内，专利申请技术集中在面板的材质和功能的总占比均超过了9 0%，其中，框架式幕墙领域内，核心技术点为面板的材质；双层幕墙领域内，核心技术点为面板的功能；在单元式幕墙领域内，专利申请技术集中在面板的材质和功能的总占比为7 5.5%，核心技术点为面板的材质。这说明在重点技术分支领域内，专利技术的布局方向偏向于面板的材质和功能，为各大建筑幕墙公司的研发热点；在构造和施工方法方向上，专利布局数量较少，为专利申请的空白点。6）对在全球范围内公开的技术主题涉及幕墙的8 1 4 9条专利或者专利申请进行分析可知，主要竞争对手为远大集团、江河创建集团、苏州金螳螂幕墙、苏州柯利达装饰、金刚幕墙集团、中建八局、上海玻机智能幕墙、无锡恒尚装饰。其中，远大集团、江河创建集团、苏州柯利达装饰、中建八局在幕墙领域的专利布局中，实用新型专利的占比均超过了5 9%，苏州柯利达装饰的实用新型专利的占比甚至达到了7 6.9%；苏州金螳螂幕墙、金刚幕墙集团、上海玻机智能幕墙在幕墙领域的专利布局中，发明专利的占比均超过了5 5%，金刚幕墙集团发明专利的占比为58.4%；无锡恒尚装饰在幕墙领域的专利布局中，外观设计专利的占比超过了2 5%。排名前2 0 的发明人里面，有1 位发明人是上海玻机智能幕墙的，有1 位发明人是苏州柯利达装饰的，有3 位发明人是金刚幕墙集团的，有3 位发明人是江河创建集团的，有5 位发明人是远大集团的，有7 位发明人是苏州金螳螂幕墙的。其中，苏州金螳螂幕墙公司的总工程师梁秉业、核心技术人员刘振华，金刚幕墙集团公司的珠海分公司法人代表王生、技术负责人王何青，无锡恒尚装饰公司股东高培军、法人周祖伟、技术负责人张凌根，在幕墙领域内的技术创新能力较强或具备相当大的技术优势。在全球范围内公开的主要竞争对手技术主题涉及幕墙的1 1 6 9 条专利或专利申请中，三大重点技术分支一一单元式幕墙、框架式幕墙、双层幕墙的专利申请数量最多，但是各个竞争对手的专利布局布局方向略有不同，龙头公司远大集团、江河创建集团的专利技术布局方向偏向于常规幕墙；第二阵营的苏州金螳螂幕墙的专利技术布局方向偏向于新型幕墙；中国建筑的子公司中建八局的专利技术布局方向偏向于金属屋面。总体而言，中国建筑幕墙行业呈现快速增长趋势，应及时抓住这一有利时机，在技术创新上有所作为，逐步建立自身的专利布局。参考文献1 郭靖.玻璃幕墙的发展与前景分析.科学与财富,2 0 1 6(8):4 7 4-4 7 5.2田晓倩.高层建筑幕墙通风装置的应用与发展前景探讨J.住宅与房地产,2 0 2 1(5):1 4 0-1 4 1.3】艾立春.铝单板幕墙现状及其发展前景J.科技资讯,2 0 1 7,1 5(2 9);85-86.4李哲,论我国玻璃幕墙的发展现状及前景.现代装饰(理论),2 0 1 5(3):253.