摘要：本设计计算书主要针对集装箱结构进行详细分析与计算。介绍了集装箱的结构组成和基本功能，包括箱底、侧壁、顶板等部分的设计与构造。随后，依据国际标准和相关规范，对集装箱的尺寸、材料、强度等方面进行了详细的计算和分析，以确保其安全性和可靠性。还对集装箱在运输过程中可能出现的受力情况和变形情况进行了模拟和预测。根据计算结果提出了相应的改进措施，以提高集装箱的性能和使用寿命。整个设计过程注重实用性和科学性，旨在为集装箱的设计和应用提供参考和指导。

以下是一份集装箱结构设计计算书的基本框架：

一、概述

• 集装箱作为一种广泛应用于货物运输和临时建筑等领域的设备，其结构设计需要满足多种功能要求，包括承载能力、稳定性和耐久性等。
• 在进行结构设计计算时，需依据相关的规范和标准，以确保设计的安全性和可靠性。

二、设计依据

• 结构设计规范：如《钢结构设计规范》，为集装箱钢结构部分的设计提供基本的力学计算方法、材料强度取值等依据。例如在计算构件的强度、稳定性时，规范中的公式是进行精确计算的基础 。
• 冷弯薄壁型钢结构技术规范：由于集装箱的壁板等部分可能采用冷弯薄壁型钢制作，此规范对该类型钢结构的设计、构造要求等方面做出规定。
• 建筑结构荷载规范：明确集装箱在不同使用场景下可能承受的荷载类型（如自重、货物重量、风荷载、雪荷载等）及其取值标准。例如，在考虑露天堆放的集装箱风荷载时，需根据当地的气象数据和规范中的风压取值方法确定风荷载大小 。

三、结构分析

（一）几何模型

• 集装箱的基本几何形状为长方体，确定其长、宽、高尺寸。例如常见的标准集装箱长为6.058m，宽为2.438m，高为2.591m（以干货集装箱为例）。
• 对集装箱结构进行简化，将其分解为框架结构（如角柱、上下横梁等）和壁板结构。在计算简图中，明确各构件的连接节点编号等信息，类似于文档中提到的“计算简图（圆表示支座，数字为节点号）”的表示方法 。

（二）荷载计算

1. 恒载

• 自重：根据集装箱的材质和尺寸计算其自身重量。例如，钢结构的集装箱自重较大，而采用新型轻质材料制作的集装箱自重相对较轻。
• 固定设备重量：如果集装箱内安装有固定的设备（如空调机组、货架等），需考虑这些设备的重量对结构的影响。

2. 活载

• 货物荷载：这是集装箱在使用过程中最主要的活载。根据集装箱的用途（如干货、冷藏、危险品等）确定可能承载的最大货物重量，并考虑货物在箱内的分布情况。
• 风荷载：对于露天放置或运输过程中的集装箱，风荷载是不可忽视的。根据当地的基本风压、地形地貌、高度等因素，按照荷载规范计算风荷载的大小和作用方向。
• 雪荷载：在寒冷地区，如果集装箱用于临时建筑且露天放置，需考虑雪荷载。按照雪荷载规范，根据当地的降雪量、积雪分布等情况确定雪荷载取值。

（三）内力计算

• 框架结构内力：采用结构力学的方法（如矩阵位移法、力法等）计算框架在各种荷载组合作用下的内力（轴力、剪力、弯矩等）。例如，对于角柱在货物重力和水平风荷载作用下，通过建立力学平衡方程求解其内力大小。
• 壁板内力：壁板在承受面荷载（如货物对壁板的压力、风压力等）时，计算其平面内的内力（拉力、压力等）。根据壁板的支撑条件（如与框架的连接方式等）和荷载分布情况，可采用薄板理论等方法进行计算。

四、构件设计

（一）框架构件

• 强度设计：根据计算得到的内力，按照钢材的强度设计值（如屈服强度、抗拉强度等），对框架构件（角柱、横梁等）进行强度校核。例如，对于轴心受压构件，需满足抗压强度计算公式：$\frac{N}{A_n}\leq f$An?N?≤f，其中$N$N为轴力，$A_n$An?为净截面面积，$f$f为钢材抗压强度设计值。
• 稳定性设计：对于受压构件（如角柱），还需进行稳定性计算。考虑构件的长细比等因素，根据稳定系数计算构件的稳定承载能力，确保构件在荷载作用下不会发生失稳现象。

（二）壁板设计

• 厚度确定：根据壁板的内力计算结果和钢材的强度要求，确定壁板的合理厚度。同时，还需考虑壁板的防腐、保温等功能要求对厚度的影响。
• 连接设计：壁板与框架之间的连接设计至关重要，需保证连接的可靠性和密封性。例如采用焊接、螺栓连接等方式，并对连接节点进行强度计算。

五、连接设计

• 框架节点连接：角柱与横梁之间的连接节点是框架结构的关键部位。设计合理的连接方式（如焊接、高强度螺栓连接等），并计算节点在各种荷载组合下的承载能力，确保节点不会先于构件破坏。
• 壁板与框架连接：壁板与框架的连接要能有效地传递荷载，同时要考虑防水、气密等要求。在连接设计时，需根据连接形式（如铆接、胶接等）计算连接的强度和可靠性。

六、构造要求

• 防腐构造：由于集装箱可能处于恶劣的环境条件下（如海洋环境中的盐雾侵蚀），需要采取有效的防腐措施。例如采用镀锌、涂漆等防腐处理方法，并设置排水孔等构造措施，防止积水导致腐蚀。
• 防火构造：在某些特殊用途的集装箱（如临时建筑中的居住集装箱），需要满足一定的防火要求。采用防火材料对集装箱进行防护，设置防火分隔等构造措施。

七、结论

• 总结集装箱结构设计计算的结果，表明所设计的集装箱结构在满足各项规范和使用要求的前提下，具备足够的安全性、可靠性和耐久性。
• 提出在制造、使用过程中需要注意的事项，如定期检查结构的完整性、维护防腐和防火措施等。

集装箱结构设计的荷载计算方法

集装箱壁板内力计算实例

集装箱防腐构造措施有哪些？

集装箱框架节点连接设计要点