李靜雅，高 楓，陳天予，唐敏敏

（1、深圳市房地產(chǎn)和城市建設(shè)發(fā)展研究中心 深圳510084；2、香港城市大學(xué) 香港999077）

0 引言

隨著城市人口密度的不斷增加，特別是在發(fā)展中國(guó)家，對(duì)能夠解決居住和商業(yè)空間高密度壓力的高層建筑的需求也在不斷增加［1］。根據(jù)高層建筑和城市人居委員會(huì)的報(bào)告，截至2015 年，發(fā)展中國(guó)家有超過(guò)200 m 的高層建筑1 040 座，比2000 年增加392%，超過(guò)300 m 的高層建筑有100 座，是2010 年的2 倍［2］。不僅高層建筑數(shù)量不斷增加，建筑高度也在不斷增加，說(shuō)明高層建筑的規(guī)模在不斷擴(kuò)大。由于在高層建筑施工中應(yīng)用現(xiàn)有施工技術(shù)的局限性，高層建筑施工需要新的尖端技術(shù)，建筑技術(shù)是高層建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要因素［3］。在過(guò)去20年中，建筑在高度和設(shè)計(jì)上都有了顯著的發(fā)展，這加速了高層建筑施工中新技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)［4］。因此，更具創(chuàng)造性和進(jìn)步性的建筑技術(shù)是高層建筑市場(chǎng)上的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也是項(xiàng)目成功的重要因素。高層建筑技術(shù)的進(jìn)步首先需要對(duì)高層建筑施工進(jìn)行技術(shù)預(yù)測(cè)，然后促使建筑企業(yè)投資開(kāi)發(fā)新的建筑技術(shù)，進(jìn)而為戰(zhàn)略投資確定技術(shù)發(fā)展方向。

本研究針對(duì)高層建筑技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展專(zhuān)利分析，以預(yù)測(cè)未來(lái)有前途的高層建筑施工技術(shù)。首先，建立高層建筑施工技術(shù)樹(shù)，通過(guò)分類(lèi)技術(shù)對(duì)技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)并收集相關(guān)專(zhuān)利數(shù)據(jù)；然后，分析主要市場(chǎng)的專(zhuān)利趨勢(shì)和技術(shù)成熟度；其次，分析了技術(shù)專(zhuān)利趨勢(shì)和技術(shù)空缺對(duì)技術(shù)前景的影響；最后，在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，討論了高層建筑的未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的高層建筑市場(chǎng)中，對(duì)高層建筑施工技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)利分析，為企業(yè)發(fā)展提供明確的目標(biāo)市場(chǎng)和有發(fā)展前景的技術(shù)導(dǎo)向，制定優(yōu)先占領(lǐng)的發(fā)展戰(zhàn)略，顯得尤為重要。

1 文獻(xiàn)綜述

1.1 施工預(yù)測(cè)技術(shù)

施工預(yù)測(cè)技術(shù)是指通過(guò)對(duì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和需求的分析，對(duì)有發(fā)展前景的前沿技術(shù)進(jìn)行展望。例如大量論文對(duì)3D 打印、低碳技術(shù)、動(dòng)作識(shí)別技術(shù)等新技術(shù)進(jìn)行了研究，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)調(diào)查研究開(kāi)發(fā)所需的技術(shù)群體［5-6］。也有研究人員通過(guò)分析美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)《建筑工程與管理雜志》1985～2002年的建筑現(xiàn)場(chǎng)研究趨勢(shì)，分析了當(dāng)前熱門(mén)領(lǐng)域的頂級(jí)研究，提出了反映現(xiàn)代社會(huì)需求的研究主題趨勢(shì)［7］。此外，通過(guò)分析科學(xué)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中建筑和建筑技術(shù)類(lèi)的出版物，可以對(duì)期刊的研究趨勢(shì)和最近的研究主題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以得出期刊的社會(huì)影響以及對(duì)國(guó)家政策和投資的影響。在工業(yè)領(lǐng)域，有部分研究人員對(duì)以往3 000 多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利進(jìn)行分析，了解研究趨勢(shì)和目前的技術(shù)水平，提出了跨學(xué)科領(lǐng)域建筑技術(shù)研究的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖［8］。還有部分研究人員對(duì)建筑領(lǐng)域的特定技術(shù)組進(jìn)行了專(zhuān)利分析，如重塑技術(shù)或模塊化建筑［9-10］。通過(guò)上述關(guān)于施工預(yù)測(cè)技術(shù)的研究，分析目前該技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和常用方法，總結(jié)關(guān)于高層建筑施工技術(shù)的施工預(yù)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，提出專(zhuān)利分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和必要性。

1.2 專(zhuān)利分析方法

大量的研究論文和專(zhuān)利審查論證了專(zhuān)利分析在預(yù)測(cè)技術(shù)創(chuàng)新模式和建立技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重大作用［11］，專(zhuān)利包括各種已研發(fā)技術(shù)的綜合信息，可以提供反映技術(shù)趨勢(shì)的成熟客觀(guān)指標(biāo)［12-13］。同時(shí)，技術(shù)市場(chǎng)上的潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和最近的技術(shù)趨勢(shì)可以通過(guò)專(zhuān)利分析來(lái)確定，專(zhuān)利分析包括技術(shù)開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)者的信息［14］。但是在高層建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，專(zhuān)利分析技術(shù)還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用，目前關(guān)于高層建筑施工技術(shù)的論文和專(zhuān)利審查的數(shù)量很少，而且研究方法都傾向于定性和主觀(guān)判斷，缺少必要的定量分析技術(shù)。

圖1 專(zhuān)利分析法在高層建筑施工技術(shù)前景預(yù)測(cè)流程Fig.1 Flowchart of Technical Prospect Prediction of High-rise Building Construction by Patent Analysis Method

常規(guī)的專(zhuān)利分析通過(guò)4個(gè)階段對(duì)高層建筑施工中有前景的技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，如圖1所示。首先，通過(guò)專(zhuān)家會(huì)議，根據(jù)技術(shù)樹(shù)對(duì)高層建筑施工技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)。技術(shù)樹(shù)是一種按特定功能以樹(shù)枝形式將技術(shù)細(xì)分的方法。在專(zhuān)利中使用技術(shù)樹(shù)時(shí)，可以通過(guò)對(duì)技術(shù)的分類(lèi)來(lái)進(jìn)行具體的技術(shù)單元分析并與同級(jí)單位進(jìn)行分析和比較［15］。在本研究中，高層建筑施工領(lǐng)域被分為3個(gè)層次，構(gòu)成每種技術(shù)的技術(shù)樹(shù)，在構(gòu)成技術(shù)樹(shù)后，提取各具體技術(shù)的關(guān)鍵詞進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

其次，根據(jù)所推導(dǎo)出的關(guān)鍵詞，收集各具體技術(shù)的專(zhuān)利數(shù)據(jù)。通過(guò)搜索引擎搜索主要市場(chǎng)的專(zhuān)利，利用關(guān)鍵詞獲取原始數(shù)據(jù)。由于原始數(shù)據(jù)中包含了分析中不需要的噪聲數(shù)據(jù)，因此通過(guò)數(shù)據(jù)濾波提取出有效數(shù)據(jù)，過(guò)濾排除與相應(yīng)技術(shù)關(guān)聯(lián)度低的數(shù)據(jù)。

第三，通過(guò)市場(chǎng)投資組合分析和技術(shù)定性水平分析，了解技術(shù)市場(chǎng)環(huán)境。首先，分析市場(chǎng)趨勢(shì)，了解市場(chǎng)的趨勢(shì)。通過(guò)組合分析來(lái)考察技術(shù)的市場(chǎng)成熟度，將每年申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量和申請(qǐng)專(zhuān)利人數(shù)在時(shí)間序列上表達(dá)出來(lái)。技術(shù)成熟度可以預(yù)測(cè)相關(guān)市場(chǎng)在當(dāng)前階段和未來(lái)方向，并通過(guò)決策標(biāo)記來(lái)決定對(duì)該技術(shù)的投資。通過(guò)對(duì)主要市場(chǎng)國(guó)家專(zhuān)利質(zhì)量水平的比較分析，對(duì)技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家和未來(lái)主要市場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

最后對(duì)專(zhuān)利趨勢(shì)和空缺技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)未來(lái)的技術(shù)前景進(jìn)行了預(yù)測(cè)。通過(guò)具體技術(shù)對(duì)專(zhuān)利趨勢(shì)進(jìn)行分析，掌握專(zhuān)利趨勢(shì)和當(dāng)前發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。接下來(lái)，進(jìn)行對(duì)象—解決方案矩陣（OS-matrix）分析，以預(yù)測(cè)空白技術(shù)。本研究將與技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)最多的核心數(shù)據(jù)用于空白技術(shù)分析，以提高分析的準(zhǔn)確性。通過(guò)將核心數(shù)據(jù)分類(lèi)為對(duì)象和解決方案進(jìn)行分析，對(duì)空缺技術(shù)的解決方案進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)有前景的技術(shù)領(lǐng)域。

2 高層建筑施工技術(shù)的專(zhuān)利分析

2.1 高層建筑施工技術(shù)樹(shù)

高層建筑施工技術(shù)樹(shù)是基于文獻(xiàn)綜述、研究論文和研發(fā)報(bào)告對(duì)高層建筑施工技術(shù)的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行梳理，并由此產(chǎn)生的技術(shù)分支，每個(gè)技術(shù)分支由不同類(lèi)型的關(guān)鍵詞組成，通過(guò)對(duì)論文、專(zhuān)利和報(bào)告的關(guān)鍵詞分析，進(jìn)行信息提取和集成。高層建筑施工技術(shù)分為快速施工技術(shù)（A）、精密施工技術(shù)（B）和管理施工技術(shù)（C）。

首先，高層建筑快速施工技術(shù)（A）分為結(jié)構(gòu)施工技術(shù)（AA）、外窗施工技術(shù)（AB）和起重設(shè)備操作技術(shù)（AC）。其中，高層建筑結(jié)構(gòu)施工在整個(gè)施工工期中占用的時(shí)間最多，為了有效縮減施工工期，各層重復(fù)相同的工序［16］；外窗施工標(biāo)志施工完成的開(kāi)始，很大程度上影響整個(gè)工期；高層建筑施工需要大量的資源和人力，運(yùn)輸距離比一般建筑要長(zhǎng)，提高起重設(shè)備效率的操作技術(shù)對(duì)于縮短項(xiàng)目施工工期非常重要［17］。

其次，將高層建筑精密施工技術(shù)（B）分為位移預(yù)測(cè)控制技術(shù)（BA）和位移測(cè)量技術(shù)（BB）。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，由于建筑物的規(guī)模和重量較大，會(huì)產(chǎn)生材料變形和各種位移的可能性，連接節(jié)點(diǎn)很多。因此，高層建筑施工中需要一種預(yù)測(cè)和控制位移以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的技術(shù)。此外，即使準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和控制了位移，在施工過(guò)程中也可能由于誤差而產(chǎn)生新的位移。因此，對(duì)位移的連續(xù)精確測(cè)量和監(jiān)測(cè)技術(shù)也提出了更高的要求。

最后，管理施工技術(shù)（C）分為過(guò)程管理技術(shù)（CA）、成本管理技術(shù)（CB）和安全管理技術(shù)（CC）。因?yàn)槭┕ろ?xiàng)目繁多復(fù)雜、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工地點(diǎn)多，高層建筑施工的過(guò)程管理要比普通施工重要得多［18］。由于高層建筑工期長(zhǎng)、工期變動(dòng)頻繁，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和管理也很困難。為此，系統(tǒng)的成本管理技術(shù)是必不可少的確保高層建筑項(xiàng)目的商業(yè)價(jià)值。同時(shí)，高層建筑施工人員多、設(shè)備多，對(duì)安全管理技術(shù)的要求也越來(lái)越高。

根據(jù)高層建筑施工技術(shù)樹(shù)推導(dǎo)出檢索專(zhuān)利的技術(shù)關(guān)鍵字，并由此推導(dǎo)出代表每種技術(shù)的關(guān)鍵字，然后結(jié)合對(duì)從屬技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)的專(zhuān)家委員會(huì)的意見(jiàn)選擇最后的關(guān)鍵字，結(jié)果如表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)收集

基于從已開(kāi)發(fā)的技術(shù)樹(shù)中提取的關(guān)鍵詞，收集高層建筑施工技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利數(shù)據(jù)，獲得了韓國(guó)、日本、歐洲、美國(guó)、中國(guó)等地1995 年1 月～2019 年1 月的公開(kāi)申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)據(jù)。在WIPSON 網(wǎng)站上使用關(guān)鍵詞搜索引擎搜索數(shù)據(jù)，共搜索到54 799項(xiàng)專(zhuān)利。因?yàn)樵紨?shù)據(jù)包含了分析中不必要的噪聲數(shù)據(jù)，需對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾提取。在快速施工技術(shù)方面，一般施工、材料和設(shè)備技術(shù)將被排除在外，高層建筑施工期縮短或生產(chǎn)率提高技術(shù)作為有效專(zhuān)利數(shù)據(jù)被提取。在精密施工技術(shù)方面，普通大型結(jié)構(gòu)技術(shù)會(huì)被排除，高層建筑測(cè)量或預(yù)測(cè)技術(shù)提取為有效專(zhuān)利。在管理施工技術(shù)方面，排除一般管理施工技術(shù)，提取高層建筑場(chǎng)地管理和工藝強(qiáng)化技術(shù)作為有效專(zhuān)利。通過(guò)過(guò)濾，共提取2 875 個(gè)有效數(shù)據(jù)，其中包括2 329 個(gè)快速軌道施工技術(shù)、250個(gè)精確施工技術(shù)和296個(gè)管理施工技術(shù)。

2.3 市場(chǎng)趨勢(shì)分析

基于已收集的數(shù)據(jù)，對(duì)1991～2019 年間不同國(guó)家或地區(qū)的專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)進(jìn)行分析，如表2、圖2所示。

由圖2 可知，自1991 年以來(lái)，高層建筑施工技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利不斷增加，根據(jù)變化率可分為3 個(gè)階段。第Ⅰ階段是1991～2002 年，每年變化不大，大約有50 項(xiàng)專(zhuān)利正在不斷公布，年均增長(zhǎng)3.9%；第Ⅱ階段為2003～2010 年，年均增長(zhǎng)12.1%，專(zhuān)利申請(qǐng)量逐年持續(xù)增長(zhǎng)；2011 年以來(lái)的第Ⅲ階段，年均增長(zhǎng)率為76.3%，專(zhuān)利申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)。

表1 專(zhuān)利分析技術(shù)樹(shù)Tab.1 Patent Analysis Technology Tree

圖2 1991～2019年專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.2 Trends in Patent Applications from 1991 to 2019

表2 1991～2019年專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量Tab.2 Number of Patent Applications from 1991 to 2019

各地的專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)差異較大，日本在1990～2000 年專(zhuān)利申請(qǐng)的比例最高，但申請(qǐng)數(shù)量持續(xù)下降，有效數(shù)據(jù)占比18.78%；美國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)始于20 世紀(jì)90年代中期，但申請(qǐng)數(shù)量從2000年開(kāi)始增加，在2013年之前一直在增長(zhǎng)，有效數(shù)據(jù)占比19.83%；自2000 年以來(lái)，韓國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量不斷增加，并且從2009年開(kāi)始迅速增加，有效數(shù)據(jù)占比約27.7%；2006 年以前，中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)活動(dòng)一直處于邊緣狀態(tài)，但自2010年以來(lái)，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量每年都在大幅增加，尤其是2013 年之后，有效數(shù)據(jù)占比均在50%以上，是專(zhuān)利申請(qǐng)的最大市場(chǎng)，也是當(dāng)前高層建筑技術(shù)熱點(diǎn)市場(chǎng)。

2.4 技術(shù)趨勢(shì)分析

基于已收集的數(shù)據(jù)，對(duì)1991～2019 年間不同技術(shù)分支專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，如圖3所示。

圖3 1991～2019年不同技術(shù)分支專(zhuān)利申數(shù)量Fig.3 The Number of Patents for Specific Technology Groups from 1991 to 2019

由圖3可知，在高等建筑施工技術(shù)一級(jí)分類(lèi)中，快速通道施工技術(shù)（A）占比最高，其次是管理施工（C）和精確施工技術(shù)（B）。特別是自2010 年以來(lái)，快速通道施工技術(shù)（A）快速增長(zhǎng)，是過(guò)去10 年來(lái)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。管理施工技術(shù)（C）則應(yīng)用數(shù)量穩(wěn)定，2010 年后略有增加，精確施工技術(shù)（B）每年的應(yīng)用數(shù)量基本保持不變。

在高等建筑施工技術(shù)二級(jí)分類(lèi)中，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量占比依次是結(jié)構(gòu)施工技術(shù)（AA）占38.5%，外窗施工技術(shù)（AB）占28.14%，起重設(shè)備操作技術(shù)（AC）占14.4%，安全管理技術(shù)（CC）占6.8%。 尤其是結(jié)構(gòu)施工技術(shù)（AA）從1991年開(kāi)始，一直是應(yīng)用專(zhuān)利最多的領(lǐng)域，且在2010 年起迅速增加。由上述分析可知，結(jié)構(gòu)施工技術(shù)（AA）是高層建筑施工的主要過(guò)程，其技術(shù)熱點(diǎn)較為集中，是目前技術(shù)發(fā)展最高、專(zhuān)利申請(qǐng)迅速的領(lǐng)域；外窗施工技術(shù)（BB）專(zhuān)利申請(qǐng)從2000 年開(kāi)始也快速增長(zhǎng)，并表現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)；安全管理技術(shù)（CC）專(zhuān)利的比例較低，但也呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，也逐漸成為施工管理的重點(diǎn)內(nèi)容。除此之外，起重設(shè)備操作技術(shù)（AC）和位移測(cè)量技術(shù)（BB）也逐漸成為近10年來(lái)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)上升的重點(diǎn)領(lǐng)域。

2.5 空白技術(shù)預(yù)測(cè)

本研究采用OS 矩陣分析，對(duì)高層建筑施工技術(shù)的空缺技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)象與解的關(guān)系可以預(yù)測(cè)空缺技術(shù)。首先，從有效數(shù)據(jù)中提取核心數(shù)據(jù)進(jìn)行OS 矩陣分析，在本文已搜集的2 875 個(gè)有效數(shù)據(jù)中提取了182 例核心數(shù)據(jù)。接下來(lái)，將核心數(shù)據(jù)分為5 個(gè)對(duì)象和7 個(gè)解決方案：對(duì)象分為結(jié)構(gòu)質(zhì)量改進(jìn)技術(shù)（A），效率改進(jìn)技術(shù)（B），項(xiàng)目成本管理技術(shù)（C），節(jié)能技術(shù)（D），安全改進(jìn)技術(shù)（E）；解決方案分為設(shè)備改進(jìn)（A），材料改進(jìn)（B），新施工方法應(yīng)用（C），結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固（D），結(jié)構(gòu)分析（E），監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用（F），信息建模方法應(yīng)用（G）。基于上述步驟，通過(guò)創(chuàng)建OS矩陣找到了每個(gè)目標(biāo)的解決方案，如表3所示。

由表3 可知，通過(guò)OS 矩陣分析，空白技術(shù)預(yù)測(cè)為FB、FD、GD 和GE：在提高效率方面，對(duì)改進(jìn)的需求不斷增加，并通過(guò)設(shè)備改進(jìn)（BA）和信息建模技術(shù)（BG）來(lái)解決，使用監(jiān)測(cè)技術(shù)（FB）的專(zhuān)利相對(duì)缺乏；人們對(duì)能源節(jié)約的關(guān)注不斷增加，并嘗試通過(guò)使用生態(tài)材料（DB）解決這一問(wèn)題；然而，監(jiān)測(cè)技術(shù)（FD）和信息建模技術(shù)（GD）在當(dāng)前高層建筑場(chǎng)地中的應(yīng)用有所增加，一定程度上可以減少施工中發(fā)生的資源浪費(fèi)；信息建模（GE）主要用于解決提高工人安全施工的問(wèn)題，通過(guò)空間信息或過(guò)程信息技術(shù)進(jìn)行危險(xiǎn)空間管理，以防止安全事故。上述4 項(xiàng)技術(shù)是目前技術(shù)的空缺領(lǐng)域，未來(lái)將會(huì)成為技術(shù)研究熱點(diǎn)。

3 討論分析

在市場(chǎng)領(lǐng)域，在快速發(fā)展的高層建筑市場(chǎng)中，高層建筑施工技術(shù)是影響競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，許多全球建筑公司正在投資研發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、適用于復(fù)雜高層建筑的建筑技術(shù)。前景技術(shù)領(lǐng)域和市場(chǎng)的預(yù)測(cè)是技術(shù)開(kāi)發(fā)有效投資的關(guān)鍵所在，本文通過(guò)專(zhuān)利分析對(duì)高層建筑施工的主要市場(chǎng)和前景技術(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。高層建筑的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量從2010年開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，這表明隨著當(dāng)前市場(chǎng)的增長(zhǎng)，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈。通過(guò)對(duì)各市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展的分析，日本和歐洲國(guó)家已經(jīng)走過(guò)了高層建筑技術(shù)的成熟期，在全球市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位。韓國(guó)和中國(guó)由于申請(qǐng)了很多專(zhuān)利，被認(rèn)為是追趕市場(chǎng)的后來(lái)者，其中，中國(guó)是最引人注目的市場(chǎng)，目前專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)最快，也是當(dāng)今建設(shè)高層建筑數(shù)量最多的國(guó)家，可通過(guò)后期技術(shù)市場(chǎng)驗(yàn)證，大幅提高該領(lǐng)域的技術(shù)數(shù)量和質(zhì)量水平。

表3 對(duì)象求解的矩陣分析Tab.3 OS-matrix for the Solution of Each Object

在專(zhuān)利分析方面，將高層建筑施工技術(shù)分為快速施工技術(shù)（A）、精密施工技術(shù)（B）和管理施工技術(shù)（C）3個(gè)部分，每個(gè)部分又分別進(jìn)行二級(jí)分類(lèi)，形成高層建筑施工技術(shù)樹(shù)并由此推導(dǎo)出檢索專(zhuān)利的技術(shù)關(guān)鍵字，以便進(jìn)行后續(xù)專(zhuān)利信息提取與篩選。該環(huán)節(jié)決定著后續(xù)分析的準(zhǔn)確性，是專(zhuān)利分析技術(shù)的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，依次進(jìn)行市場(chǎng)趨勢(shì)分析、技術(shù)趨勢(shì)分析和空白技術(shù)預(yù)測(cè)，獲取目前各國(guó)家在專(zhuān)利研發(fā)上的數(shù)量及變化趨勢(shì)，專(zhuān)利和技術(shù)熱點(diǎn)集中于哪些方面以及未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ目杖奔夹g(shù)方向。該部分內(nèi)容是本研究高層建筑施工技術(shù)專(zhuān)利分析的重點(diǎn)內(nèi)容。

在技術(shù)領(lǐng)域，在快速施工技術(shù)中，結(jié)構(gòu)施工技術(shù)和外窗技術(shù)發(fā)展迅速。高層建筑高度的上升和形狀的復(fù)雜導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)和窗技術(shù)的發(fā)展。安全管理施工技術(shù)的專(zhuān)利絕對(duì)量較低，但變化率較高，是當(dāng)今一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域。隨著近年來(lái)高層建筑工地移動(dòng)設(shè)備的不斷增加，利用移動(dòng)設(shè)備上的GPS 和攝像頭的監(jiān)控技術(shù)將快速發(fā)展，同時(shí)利用工人和設(shè)備位置信息的生產(chǎn)效率的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，和通過(guò)圖像處理的現(xiàn)場(chǎng)信息自動(dòng)化管理技術(shù)領(lǐng)域也將得到發(fā)展。建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^(guò)BIM 預(yù)計(jì)采用監(jiān)測(cè)技術(shù)和信息建模技術(shù)進(jìn)行能源預(yù)測(cè)，通過(guò)傳感技術(shù)進(jìn)行設(shè)備能源監(jiān)測(cè)。隨著目前BIM 技術(shù)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越多，利用設(shè)計(jì)階段各材料的環(huán)境負(fù)荷和能耗信息來(lái)預(yù)測(cè)施工中發(fā)生的能耗的技術(shù)將不斷發(fā)展。此外，利用傳感技術(shù)的能源使用監(jiān)測(cè)技術(shù)在能源利用率不高的領(lǐng)域也很有前景。在安全管理技術(shù)領(lǐng)域，利用BIM 的模擬和空間信息對(duì)安全事故進(jìn)行主動(dòng)對(duì)應(yīng)，在安全事故中優(yōu)先控制目標(biāo)、空間和過(guò)程預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域也有廣闊的前景。

在外部因素上，專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)會(huì)隨著國(guó)家、研發(fā)投入、政治、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)等因素的變化而變化，而且高層建筑項(xiàng)目投資和建設(shè)規(guī)模巨大，受到政府政策和經(jīng)濟(jì)的影響很大。因此，對(duì)高層建筑施工技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)利分析的同時(shí)，還需要從社會(huì)政策和經(jīng)濟(jì)狀況出發(fā)，對(duì)專(zhuān)利進(jìn)行綜合分析。

4 結(jié)論

本研究主要對(duì)高層建筑施工技術(shù)進(jìn)行市場(chǎng)分析和專(zhuān)利分析，以預(yù)測(cè)未來(lái)有前景的技術(shù)。對(duì)1995～2019 年韓國(guó)、日本、美國(guó)、歐洲和中國(guó)申請(qǐng)的2 875 項(xiàng)專(zhuān)利進(jìn)行分析，通過(guò)技術(shù)成熟度分析對(duì)技術(shù)質(zhì)量和市場(chǎng)保障能力進(jìn)行了分析，并通過(guò)OS-矩陣分析對(duì)空白技術(shù)領(lǐng)域和前景技術(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

結(jié)果表明：日本和歐洲的高水平技術(shù)在高層建筑市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位，但目前處于衰退期；韓國(guó)和中國(guó)正處于一個(gè)快速增長(zhǎng)期，特別是中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)迅速，其中快速施工技術(shù)和外窗施工技術(shù)在技術(shù)領(lǐng)域中所占比例最高，同時(shí)安全管理技術(shù)呈現(xiàn)出較高的增長(zhǎng)趨勢(shì)；同時(shí)，通過(guò)OS-matrix 分析，使用監(jiān)控技術(shù)的施工效率提升領(lǐng)域、使用信息建模技術(shù)的安全管理領(lǐng)域、使用監(jiān)控技術(shù)和信息建模技術(shù)的施工節(jié)能領(lǐng)域都呈現(xiàn)出了空白技術(shù)。

研究結(jié)果可為高層建筑施工技術(shù)投資提供方向，并為未來(lái)全球建筑企業(yè)的決策提供客觀(guān)數(shù)據(jù)。在接下來(lái)的研究中，需對(duì)于空白技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利分析進(jìn)行進(jìn)一步挖掘，以便更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)高層建筑施工的前景技術(shù)。