摘要：本設計計算書主要針對集裝箱結構進行詳細分析與計算。介紹了集裝箱的結構組成和基本功能，包括箱底、側壁、頂板等部分的設計與構造。隨后，依據(jù)國際標準和相關規(guī)范，對集裝箱的尺寸、材料、強度等方面進行了詳細的計算和分析，以確保其安全性和可靠性。還對集裝箱在運輸過程中可能出現(xiàn)的受力情況和變形情況進行了模擬和預測。根據(jù)計算結果提出了相應的改進措施，以提高集裝箱的性能和使用壽命。整個設計過程注重實用性和科學性，旨在為集裝箱的設計和應用提供參考和指導。

以下是一份集裝箱結構設計計算書的基本框架：

一、概述

• 集裝箱作為一種廣泛應用于貨物運輸和臨時建筑等領域的設備，其結構設計需要滿足多種功能要求，包括承載能力、穩(wěn)定性和耐久性等。
• 在進行結構設計計算時，需依據(jù)相關的規(guī)范和標準，以確保設計的安全性和可靠性。

二、設計依據(jù)

• 結構設計規(guī)范：如《鋼結構設計規(guī)范》，為集裝箱鋼結構部分的設計提供基本的力學計算方法、材料強度取值等依據(jù)。例如在計算構件的強度、穩(wěn)定性時，規(guī)范中的公式是進行精確計算的基礎 。
• 冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范：由于集裝箱的壁板等部分可能采用冷彎薄壁型鋼制作，此規(guī)范對該類型鋼結構的設計、構造要求等方面做出規(guī)定。
• 建筑結構荷載規(guī)范：明確集裝箱在不同使用場景下可能承受的荷載類型（如自重、貨物重量、風荷載、雪荷載等）及其取值標準。例如，在考慮露天堆放的集裝箱風荷載時，需根據(jù)當?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)和規(guī)范中的風壓取值方法確定風荷載大小 。

三、結構分析

（一）幾何模型

• 集裝箱的基本幾何形狀為長方體，確定其長、寬、高尺寸。例如常見的標準集裝箱長為6.058m，寬為2.438m，高為2.591m（以干貨集裝箱為例）。
• 對集裝箱結構進行簡化，將其分解為框架結構（如角柱、上下橫梁等）和壁板結構。在計算簡圖中，明確各構件的連接節(jié)點編號等信息，類似于文檔中提到的“計算簡圖（圓表示支座，數(shù)字為節(jié)點號）”的表示方法 。

（二）荷載計算

1. 恒載

• 自重：根據(jù)集裝箱的材質(zhì)和尺寸計算其自身重量。例如，鋼結構的集裝箱自重較大，而采用新型輕質(zhì)材料制作的集裝箱自重相對較輕。
• 固定設備重量：如果集裝箱內(nèi)安裝有固定的設備（如空調(diào)機組、貨架等），需考慮這些設備的重量對結構的影響。

2. 活載

• 貨物荷載：這是集裝箱在使用過程中最主要的活載。根據(jù)集裝箱的用途（如干貨、冷藏、危險品等）確定可能承載的最大貨物重量，并考慮貨物在箱內(nèi)的分布情況。
• 風荷載：對于露天放置或運輸過程中的集裝箱，風荷載是不可忽視的。根據(jù)當?shù)氐幕撅L壓、地形地貌、高度等因素，按照荷載規(guī)范計算風荷載的大小和作用方向。
• 雪荷載：在寒冷地區(qū)，如果集裝箱用于臨時建筑且露天放置，需考慮雪荷載。按照雪荷載規(guī)范，根據(jù)當?shù)氐慕笛┝?、積雪分布等情況確定雪荷載取值。

（三）內(nèi)力計算

• 框架結構內(nèi)力：采用結構力學的方法（如矩陣位移法、力法等）計算框架在各種荷載組合作用下的內(nèi)力（軸力、剪力、彎矩等）。例如，對于角柱在貨物重力和水平風荷載作用下，通過建立力學平衡方程求解其內(nèi)力大小。
• 壁板內(nèi)力：壁板在承受面荷載（如貨物對壁板的壓力、風壓力等）時，計算其平面內(nèi)的內(nèi)力（拉力、壓力等）。根據(jù)壁板的支撐條件（如與框架的連接方式等）和荷載分布情況，可采用薄板理論等方法進行計算。

四、構件設計

（一）框架構件

• 強度設計：根據(jù)計算得到的內(nèi)力，按照鋼材的強度設計值（如屈服強度、抗拉強度等），對框架構件（角柱、橫梁等）進行強度校核。例如，對于軸心受壓構件，需滿足抗壓強度計算公式：$\frac{N}{A_n}\leq f$An?N?≤f，其中$N$N為軸力，$A_n$An?為凈截面面積，$f$f為鋼材抗壓強度設計值。
• 穩(wěn)定性設計：對于受壓構件（如角柱），還需進行穩(wěn)定性計算?？紤]構件的長細比等因素，根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)計算構件的穩(wěn)定承載能力，確保構件在荷載作用下不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

（二）壁板設計

• 厚度確定：根據(jù)壁板的內(nèi)力計算結果和鋼材的強度要求，確定壁板的合理厚度。同時，還需考慮壁板的防腐、保溫等功能要求對厚度的影響。
• 連接設計：壁板與框架之間的連接設計至關重要，需保證連接的可靠性和密封性。例如采用焊接、螺栓連接等方式，并對連接節(jié)點進行強度計算。

五、連接設計

• 框架節(jié)點連接：角柱與橫梁之間的連接節(jié)點是框架結構的關鍵部位。設計合理的連接方式（如焊接、高強度螺栓連接等），并計算節(jié)點在各種荷載組合下的承載能力，確保節(jié)點不會先于構件破壞。
• 壁板與框架連接：壁板與框架的連接要能有效地傳遞荷載，同時要考慮防水、氣密等要求。在連接設計時，需根據(jù)連接形式（如鉚接、膠接等）計算連接的強度和可靠性。

六、構造要求

• 防腐構造：由于集裝箱可能處于惡劣的環(huán)境條件下（如海洋環(huán)境中的鹽霧侵蝕），需要采取有效的防腐措施。例如采用鍍鋅、涂漆等防腐處理方法，并設置排水孔等構造措施，防止積水導致腐蝕。
• 防火構造：在某些特殊用途的集裝箱（如臨時建筑中的居住集裝箱），需要滿足一定的防火要求。采用防火材料對集裝箱進行防護，設置防火分隔等構造措施。

七、結論

• 總結集裝箱結構設計計算的結果，表明所設計的集裝箱結構在滿足各項規(guī)范和使用要求的前提下，具備足夠的安全性、可靠性和耐久性。
• 提出在制造、使用過程中需要注意的事項，如定期檢查結構的完整性、維護防腐和防火措施等。

集裝箱結構設計的荷載計算方法

集裝箱壁板內(nèi)力計算實例

集裝箱防腐構造措施有哪些？

集裝箱框架節(jié)點連接設計要點