集装箱设计是一个涉及到多个方面的复杂过程，以下是详细内容：

**一、功能需求分析**

1. **运输功能**
- 首先要考虑货物的类型。例如，对于普通干货，集装箱内部空间应尽量规整，以方便货物的堆叠和固定。如果是运输液体货物，就需要设计专门的液罐集装箱，其内部要具备防腐蚀涂层和合理的液体密封及排放系统。
- 货物的重量也是关键因素。设计时要明确集装箱的最大承载能力，一般干货集装箱的额定载重为20 - 30吨左右。承载结构包括底部的横梁和纵梁，要根据预期载重进行合理的尺寸设计和材料选择，确保在运输过程中集装箱不会发生结构损坏。
2. **存储功能**
- 集装箱在港口或物流中心可能会有短期或长期的存储需求。从环境控制角度来看，如果存储的是对湿度敏感的货物，如电子产品或精密机械，集装箱应具备一定的防潮措施，如安装除湿设备接口或采用防潮的密封材料。
- 对于需要温度控制的货物，像生鲜食品或药品，冷藏集装箱或隔热集装箱的设计就至关重要。冷藏集装箱需要有高效的制冷系统，包括压缩机、蒸发器和冷凝器等组件，并且其保温层的设计要保证良好的隔热性能，通常采用聚氨酯泡沫等保温材料，厚度在80 - 100毫米左右。

3. **装卸功能**
- 标准的干货集装箱通常采用角件设计，方便起重机通过角件起吊。角件的尺寸和强度要符合国际标准，以确保安全装卸。
- 对于侧开门或双开门的集装箱，门的尺寸设计要考虑货物的最大尺寸，方便叉车或托盘搬运车能够顺利进出。同时，门的密封性要好，防止雨水和灰尘进入，一般采用橡胶密封胶条来实现密封。


**二、结构设计**

1. **框架结构**
- 集装箱的框架主要由前后端梁、左右侧梁和角柱组成。端梁和侧梁通常采用槽钢或工字钢，其截面尺寸根据集装箱的尺寸和承载要求而定。例如，对于20英尺的标准集装箱，侧梁的槽钢尺寸可能为120mm×60mm×4mm左右。
- 角柱是集装箱的关键受力部件，要承受吊装、堆叠和运输过程中的各种力。角柱一般采用高强度的钢材，如耐候钢，其屈服强度可达到345MPa左右，并且角柱与梁的连接要采用焊接等可靠的连接方式，确保结构的整体性。
2. **壁板和顶板设计**
- 壁板和顶板一般采用波纹钢板，这种钢板具有较高的强度和刚度。波纹形状可以增加钢板的抗弯能力，波纹的高度和间距根据集装箱的尺寸和承载要求设计。例如，波纹高度可能在30 - 50mm之间，间距在100 - 200mm之间。
- 壁板和顶板与框架的连接可以采用焊接或铆接方式。在焊接时，要注意焊接质量，防止出现焊接缺陷，影响集装箱的整体强度。对于铆接，要选用合适的铆钉，确保连接的紧固性。
3. **地板设计**
- 集装箱地板是承受货物重量的重要部件。一般采用木质地板，如胶合板，其厚度在28 - 30mm左右。木地板具有一定的弹性，可以缓冲货物在运输过程中的震动。
- 在木地板下方，通常有钢质的底横梁，横梁间距一般在300 - 400mm之间，用于支撑木地板和分散货物重量。


**三、材料选择**

1. **钢材**
- 对于集装箱的框架和主要受力部件，如角柱、梁等，通常选用高强度的耐候钢。这种钢材含有合金元素，如铜、铬、镍等，能够在大气环境中形成一层致密的氧化膜，具有良好的耐腐蚀性。例如，Corten - A钢是一种常用的耐候钢，其化学成分可以使其在自然环境中抵抗腐蚀长达10 - 15年。
- 钢材的强度等级也是重要的选择因素。根据集装箱的承载要求，可选择屈服强度在300 - 400MPa之间的钢材，以确保集装箱能够承受规定的货物重量和运输过程中的外力。
2. **木材**
- 如前面所述，集装箱地板多采用木质材料。优质的胶合板是较好的选择，因为它是由多层薄木板胶合而成，具有较好的强度和稳定性。在选择木材时，要考虑木材的含水率，一般要求含水率在12% - 18%之间，这样可以防止木材在使用过程中发生干裂或变形。
3. **保温和密封材料**
- 对于冷藏或隔热集装箱，保温材料是关键。聚氨酯泡沫是常用的保温材料，其导热系数低，一般在0.02 - 0.03W/(m·K)之间。在安装保温材料时，要确保其填充均匀，避免出现空隙，影响保温效果。
- 密封材料主要用于集装箱的门、通风口等部位。橡胶密封胶条是常用的密封材料，它具有良好的弹性和耐候性。在选择橡胶密封胶条时，要考虑其硬度和耐老化性能，一般邵氏硬度在60 - 70之间的橡胶密封胶条比较合适。


**四、外观设计（包括标识）**

1. **色彩设计**
- 集装箱的外观色彩通常采用醒目的颜色，如标准的国际海运集装箱多为橙色、蓝色等。这些颜色在港口和运输环境中比较容易识别，同时也具有一定的耐候性。色彩的涂层一般采用高质量的油漆，其漆膜厚度在80 - 100μm之间，以保证颜色的持久性和集装箱的防腐蚀性能。
2. **标识设计**
- 集装箱表面需要有清晰的标识。包括集装箱编号，编号一般按照国际标准由4位字母和7位数字组成，前3位字母代表箱主代码，第4位字母代表集装箱类型，后7位数字是集装箱的编号。
- 还需要有最大总重、净载重量、容积等参数标识，这些标识要符合国际标准的尺寸和字体要求，以便于在运输和装卸过程中工作人员能够快速准确地获取集装箱的相关信息。


**五、安全与环保设计**

1. **安全设计**
- 从防火角度看，集装箱内部应采用防火性能良好的材料。例如，壁板和顶板的内衬材料可以选择防火等级达到B1级（难燃级）的材料，如防火石膏板。
- 集装箱的门锁系统也要确保安全。一般采用高强度的锁具，并且锁具的设计要防止非法开启，有些高级的集装箱锁还具备电子监控和报警功能。
2. **环保设计**
- 在材料选择方面，尽量选用可回收材料。如钢材和木材都是比较容易回收再利用的材料。并且在集装箱的使用寿命结束后，要建立合理的回收机制，确保这些材料能够得到有效回收。
- 对于冷藏集装箱的制冷剂，要选择对臭氧层破坏较小的环保型制冷剂，如R - 134a等，减少对环境的危害。