鋼結(jié)構(gòu)基本知識

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　鋼結(jié)構(gòu)的材料
　　鋼結(jié)構(gòu)的計算原理
　?。ㄒ唬?鋼結(jié)構(gòu)的連接（二） 鋼材的強度設(shè)計值 焊縫的強度設(shè)計值 螺栓的強度設(shè)計值 鋼板上螺栓的容許距離 型鋼上螺栓的容許距離 高強螺栓的屬性 螺栓的有效面積
　　受彎構(gòu)件（一） 受彎構(gòu)件（二） 受彎構(gòu)件（三）受彎構(gòu)件（四） 受彎構(gòu)件（五）
　　軸心受力構(gòu)件（一） 軸心受力構(gòu)件（二） 軸心受力構(gòu)件（三） 軸心受力構(gòu)件（四） 軸心受力構(gòu)件（五） 拉彎和壓彎構(gòu)件 屋蓋結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)施工及防腐蝕
　　1. 鋼結(jié)構(gòu)制作依據(jù) （按工序分類）
　?。?） 主體材料標(biāo)準(zhǔn)
　　《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700-88）
　　《低合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB1591-88）
　?。?） 輔助材料標(biāo)準(zhǔn)
　　《碳素焊條》（GB5117-85）
　　《低合金鋼焊條》（GB5118-85）
　　《焊接用鋼絲》（GB1300-77）
　　《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓型式與尺寸》（GB1228-84）
　　《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺母型式與尺寸》（GB1229-84）
　　《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》（GB1231-84）
　　《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強度螺栓連接件型式與尺寸》（GB3632-83）
　　《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強度螺栓連接件技術(shù)條件》（GB3633-83）
　?。?） 加工標(biāo)準(zhǔn)
　　除焊接外，國內(nèi)尚無鋼結(jié)構(gòu)的加工的專門具體標(biāo)準(zhǔn)，一般可參照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》中的有關(guān)
　　條文。
　　（4） 焊接標(biāo)準(zhǔn)
　　《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（JGJ81-91）
　?。?） 檢驗標(biāo)準(zhǔn)
　　《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級》（GB3323）
　　《鋼制壓力容器對接焊縫超聲波探傷》（JB1152）
　　2. 鋼結(jié)構(gòu)制作依據(jù)（按工程分類的標(biāo)準(zhǔn)）
　　（1） 輕鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)
　　《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：98）
　　《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GBJ18-87）
　?。?） 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)
　　《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（JGJ7-91）
　　（3） 塔桅結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)
　　《塔桅鋼結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)程》（CECS80：96）
　　3. 鋼結(jié)構(gòu)加工制作流程
　?。?） 鋼材力學(xué)指標(biāo)：結(jié)構(gòu)用鋼的力學(xué)指標(biāo)包括屈服點、抗拉強度、延伸率、低溫沖擊韌性。這些指標(biāo)應(yīng)
　　符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的要求，但其中低溫沖擊韌性僅在結(jié)構(gòu)可能處于低溫環(huán)境下工作時才要檢驗。鋼
　　材力學(xué)指標(biāo)的測定須符合《鋼材力學(xué)及工藝性能試驗取樣規(guī)定》（GB2975-82）
　　（2） 鋼材化學(xué)成分：與鋼材的可加工性、韌性、耐久性等有關(guān)。其中主要是碳的含量，合金元素的含量
　　及硫、磷等雜質(zhì)元素的限制含量應(yīng)符合規(guī)范（GB222-84）要求。
　?。?） 工藝性能：工藝性能主要包括可焊性和加工性能?？珊感耘c含碳量或碳當(dāng)量（低合金鋼）有關(guān)，可
　　用可焊性試驗鑒定。加工性能則通過冷彎試驗來確定。按（GB232-88）為標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?） 幾何尺寸偏差：鋼材（鋼板、型鋼、圓鋼、鋼管）的外形尺寸與理論尺寸的偏差必須在允許范圍內(nèi)
　　。允許偏差值可參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB709-88、GB706-88、GB787-88、GB978-88，GB707-88、GB816-87等。
　　（5） 鋼材外形缺陷：鋼材表面不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、裂紋、褶皺、夾雜和壓入的氧化鐵皮。這些缺
　　陷必須清除，清除后該處的凹陷深度不得大于鋼材厚度負(fù)偏差值。另外，當(dāng)鋼材表面有銹蝕、麻點或劃痕
　　等缺陷時，其深度不得大于該鋼材厚度負(fù)偏差值的1/2.
　?。?） 機(jī)械切割：使用機(jī)械力（剪切、鋸割、磨削）切割，相應(yīng)的機(jī)械有剪板機(jī)、鋸床、砂輪機(jī)等，較適
　　合于厚度在12～16mm以下鋼板或型材的直線性切割。
　?。?） 氣割：使用氧-乙炔、丙烷、液化石油氣等火焰加熱融化金屬，并用壓縮空氣吹去融蝕的金屬液，
　　從而使金屬割離，適合于曲線切割和多頭切割。 ）
　?。?） 等離子切割：利用等離子弧線流實現(xiàn)切割，適用于不銹鋼等高熔點材料的切割。
　?。?） 熱成形加工：是指將鋼材加熱到一定溫度后再進(jìn)行加工。這種方法適于成形、彎曲和矯正在常溫下
　　不能做的工件。熱加工終止溫度不得低于700℃。加熱溫度在200～300℃時鋼材產(chǎn)生藍(lán)脆，嚴(yán)禁錘打和彎
　　曲。含碳量超出低碳鋼范圍的鋼材一般不能進(jìn)行熱加工。
　?。?0）冷成形加工：是在常溫下進(jìn)行的。由于外力超出材料的屈服強度而使材料產(chǎn)生要求的永久變形，或
　　由于外力超出了材料的極限強度而使材料的某些部分按要求與材料脫離。冷加工都有使材料變硬變脆的趨
　　勢，因而可通過熱處理使鋼材恢復(fù)正常狀態(tài)或刨削掉硬化較嚴(yán)重的邊緣部分。環(huán)境溫度低于-16℃時不得
　　冷加工碳素鋼。低于-12℃時，不得加工低合金鋼。
　?。?1）彎曲加工：根據(jù)設(shè)計要求，利用加工設(shè)備和一定的工裝模具把板材或型鋼彎制成一定形狀的工藝方
　　法。冷彎適合于薄板、小型鋼；熱彎適合于較厚的板及較復(fù)雜的構(gòu)件、型鋼，熱彎溫度在950～1100℃。
　?。?2）卷板加工：在外力作用下使平鋼板的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形的方法。卷板由
　　卷板機(jī)完成。根據(jù)材料溫度的不同，又分為冷卷和熱卷。卷板主要用于焊接圓管柱、管道、氣包等。
　　（13）折邊：把鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊緣壓彎成一定角度或一定形狀的工藝過程稱為折邊。折邊一般用于薄板構(gòu)
　　件。折邊常用折邊機(jī)，配合適當(dāng)?shù)哪＞哌M(jìn)行。
　　（14）模壓：模壓是在壓力設(shè)備上利用模具使鋼材成型的一種方法。具體作法有落料成形、沖切成形、壓
　　彎、卷圓、拉伸、壓延等。
　?。?5） 鏟邊：鏟邊是通過對鏟頭的錘擊作用而鏟除金屬的邊緣多余部分而形成坡口。鏟邊有手工和風(fēng)動
　　之分，風(fēng)動用風(fēng)鏟。鏟邊的精度較低，一般用于要求不高、少量坡口的加工。
　　（16） 刨邊：刨邊時工件被壓緊，刨刀沿所加工邊緣作往復(fù)運動，刨出坡口。刨邊可刨直邊或斜邊。
　?。?7） 銑邊：銑邊與刨邊類似，只是刨邊機(jī)走刀箱的刀架和刨刀用盤形銑刀代替，即銑刀在沿邊緣作直
　　線運動的同時還作旋轉(zhuǎn)運動，加工工效較高。
　?。?8） 碳弧氣刨：將碳棒作電極，與被刨削的金屬間產(chǎn)生電弧將金屬加熱到融化狀態(tài)，然后用壓縮空氣
　　把融化的金屬吹掉。工效較高。
　　（19） 地樣法：在裝配平臺上按1：1放構(gòu)件實樣，然后根據(jù)零件在實樣上的位置，分別組裝起來成為構(gòu)
　　件。
　?。?0） 仿型復(fù)制法：先用地樣法組裝成單面結(jié)構(gòu)，并加定位焊，然后翻身作為復(fù)制胎膜，在其上面裝配
　　另一單面結(jié)構(gòu)。適用于橫斷面互為對稱的桁架結(jié)構(gòu)。
　　（21） 立裝：根據(jù)構(gòu)件的特點及其零件的穩(wěn)定位置，選擇自上而下或自下而上的裝配，適于放置平穩(wěn)、
　　高度不大的結(jié)構(gòu)。
　?。?2） 臥裝：構(gòu)件放置平臥位置裝配。用于斷面不大但長度較大的細(xì)長構(gòu)件。
　　（23） 胎膜裝配法：把構(gòu)件的零件用胎膜定位在其裝配位置上組裝。用于制造構(gòu)件批量大精度高的產(chǎn)品
　　。
　?。?4） 電弧焊：利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱將金屬熔合的過程稱為電弧焊。電弧焊有手工焊、自動
　　焊、半自動焊和氣體保護(hù)焊之分。
　?。?5） 電阻焊：以電流通過接觸的兩個焊件，在接觸處電阻最大，電流通過產(chǎn)生高溫，使材料呈半熔化
　　狀態(tài)，在加壓力而熔合起來。一般用于對焊圓鋼或點焊鋼板。
　?。?6） 電渣焊：借電流通過熔渣所產(chǎn)生的電阻熱來熔化金屬進(jìn)行焊接。如用于箱形柱與梁剛接時柱內(nèi)連
　　接梁上下翼緣處加勁板的熔透焊。
　?。?7） 手工焊：全部用人工操作的電弧焊，工效低，質(zhì)量靠自己，穩(wěn)定性差，但靈活，適于較短而復(fù)雜
　　的焊縫或工地焊。
　?。?8） 埋弧自動焊：焊接時電弧埋在粉狀焊劑下面，由機(jī)械自動撒焊劑并送出移動焊絲。適用于較長焊
　　縫。焊縫質(zhì)量好，效率高。
　　（29） 氣體保護(hù)焊：用CO2或氬氣等保護(hù)電弧焊熔化的金屬，其焊絲和氣體的送出均為自動，僅需手工移
　　動焊槍。屬半自動焊，焊接質(zhì)量好，效率高。
　　（30） 拋丸：拋丸將粒徑為0.8～2.0mm的鋼丸經(jīng)拋射機(jī)葉輪中心吸入，在葉輪尖定向高速拋出，射向需要
　　作防銹處理的鋼結(jié)構(gòu)表面，達(dá)到機(jī)械除銹的目的.這種方法除銹效率高，費用低，污染少。
　　4. 鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕措施
　?。?） 耐候鋼：耐腐蝕性能優(yōu)于一般結(jié)構(gòu)用鋼的鋼材稱為耐候鋼，一般含有磷、銅、鎳、鉻、鈦等金屬，
　　使金屬表面形成保護(hù)層，以提高耐腐蝕性。其低溫沖擊韌性也比一般的結(jié)構(gòu)用鋼好。標(biāo)準(zhǔn)為《焊接結(jié)構(gòu)用
　　耐候鋼》（GB4172-84）。
　?。?） 熱浸鋅：熱浸鋅是將除銹后的鋼構(gòu)件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，
　　鋅層厚度對5mm以下薄板不得小于65μm，對厚板不小于86μm.從而起到防腐蝕的目的。這種方法的優(yōu)點
　　是耐久年限長，生產(chǎn)工業(yè)化程度高，質(zhì)量穩(wěn)定。因而被大量用于受大氣腐蝕較嚴(yán)重且不易維修的室外鋼結(jié)
　　構(gòu)中。如大量輸電塔、通訊塔等。近年來大量出現(xiàn)的輕鋼結(jié)構(gòu)體系中的壓型鋼板等。也較多采用熱浸鋅防
　　腐蝕。熱浸鋅的首道工序是酸洗除銹，然后是清洗。這兩道工序不徹底均會給防腐蝕留下隱患。所以必須
　　處理徹底。對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計者，應(yīng)該避免設(shè)計出具有相貼合面的構(gòu)件，以免貼合面的縫隙中酸洗不徹底或
　　酸液洗不凈。造成鍍鋅表面流黃水的現(xiàn)象。熱浸鋅是在高溫下進(jìn)行的。對于管形構(gòu)件應(yīng)該讓其兩端開敞。
　　若兩端封閉會造成管內(nèi)空氣膨脹而使封頭板爆裂，從而造成安全事故。若一端封閉則鋅液流通不暢，易在
　　管內(nèi)積存。
　?。?） 熱噴鋁（鋅）復(fù)合涂層：這是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當(dāng)?shù)拈L效防腐蝕方法。具體做法是先對鋼
　　構(gòu)件表面作噴砂除銹，使其表面露出金屬光澤并打毛。再用乙炔-氧焰將不斷送出的鋁（鋅）絲融化，并
　　用壓縮空氣吹附到鋼構(gòu)件表面，以形成蜂窩狀的鋁（鋅）噴涂層（厚度約80μm~100μm）。最后用環(huán)氧樹
　　脂或氯丁橡膠漆等涂料填充毛細(xì)孔，以形成復(fù)合涂層。此法無法在管狀構(gòu)件的內(nèi)壁施工，因而管狀構(gòu)件兩
　　端必須做氣密性封閉，以使內(nèi)壁不會腐蝕。這種工藝的優(yōu)點是對構(gòu)件尺寸適應(yīng)性強，構(gòu)件形狀尺寸幾乎不
　　受限制。大到如葛洲壩的船閘也是用這種方法施工的。另一個優(yōu)點則是這種工藝的熱影響是局部的，受約
　　束的，因而不會產(chǎn)生熱變形。與熱浸鋅相比，這種方法的工業(yè)化程度較低，噴砂噴鋁（鋅）的勞動強度大
　　，質(zhì)量也易受操作者的情緒變化影響。
　?。?） 涂層法：涂層法防腐蝕性一般不如長效防腐蝕方法（但目前氟碳涂料防腐蝕年限甚至可達(dá)50年）。
　　所以用于室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)或相對易于維護(hù)的室外鋼結(jié)構(gòu)較多。它一次成本低，但用于戶外時維護(hù)成本較高。涂
　　層法的施工的第一步是除銹。優(yōu)質(zhì)的涂層依賴于徹底的除銹。所以要求高的涂層一般多用噴砂噴丸除銹，
　　露出金屬的光澤，除去所有的銹跡和油污?，F(xiàn)場施工的涂層可用手工除銹。涂層的選擇要考慮周圍的環(huán)境
　　。不同的涂層對不同的腐蝕條件有不同的耐受性。涂層一般有底漆（層）和面漆（層）之分。底漆含粉料
　　多，基料少。成膜粗糙，與鋼材粘附力強，與面漆結(jié)合性好。面漆則基料多，成膜有光澤，能保護(hù)底漆不
　　受大氣腐蝕，并能抗風(fēng)化。不同的涂料之間有相容與否的問題，前后選用不同涂料時要注意它們的相容性
　　。涂層的施工要有適當(dāng)?shù)臏囟龋?~38℃之間）和濕度（相對濕度不大于85%）。涂層的施工環(huán)境粉塵要少
　　，構(gòu)件表面不能有結(jié)露。涂裝后4小時之內(nèi)不得淋雨。涂層一般做4~5遍。干漆膜總厚度室外工程為150μm
　　，室內(nèi)工程為125μm，允許偏差為25μm.在海邊或海上或是在有強烈腐蝕性的大氣中，干漆膜總厚度可
　　加厚為200~220μm.
　?。?） 陰極保護(hù)法：在鋼結(jié)構(gòu)表面附加較活潑的金屬取代鋼材的腐蝕。常用于水下或地下結(jié)構(gòu)。
　　5. 鋼結(jié)構(gòu)的安裝要點
　?。?） 摩擦系數(shù)： ，其中F為抗滑移試驗所測得的使試件產(chǎn)生初始
　　滑移的力，nf為摩擦面數(shù)， 為與F對應(yīng)的高強螺栓擰緊預(yù)拉力實測
　　值之和。
　　（2） 扭矩系數(shù)： ，其中d為高強螺栓公稱直徑（mm），M為施加扭矩值（N﹒M ），P為螺栓預(yù)緊力。10.9
　　級高強度大六角螺栓連接必須保證扭矩系數(shù)K的平均值為0.110～0.150.其標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于等于0.010.
　　（3） 初擰扭矩：為了縮小螺栓緊固過程中鋼板變形的影響，可用二次擰緊來減小先后擰緊螺栓之間的相
　　互影響。高強螺栓第一次擰為初擰，使其軸力宜達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)軸力的60%～80%.
　　（4） 終擰扭矩：高強螺栓最后緊固用的扭矩為終擰扭矩?？紤]各種預(yù)應(yīng)力的損失，終擰扭矩一般比按設(shè)
　　計預(yù)拉力作理論計算的扭矩值大5%～10%.
　　6. 鋼結(jié)構(gòu)的驗收
　?。?） 保證項目：保證項目是保證工程安全或使用功能的重要檢查項目。無論質(zhì)
　　量等級評定合格或優(yōu)良，均必須全部滿足規(guī)定指標(biāo)要求。對于不同的分項
　　工程GB5021-95明確規(guī)定了保證項目內(nèi)容，保證項目只要求滿足，無優(yōu)良、合格之分。
　?。?） 基本項目：基本項目是保證工程安全或使用功能的基本檢驗項目，其指標(biāo)分“合格”和“優(yōu)良”兩
　　級，是評定分項工程質(zhì)量等級的條件之一。
　?。?） 允許偏差項目：允許偏差項目是分項工程實測檢驗中規(guī)定有允許偏差范圍的項目。檢驗評定時允許
　　有少量抽檢點的測量值略超過允許偏差范圍。
　?。?） 觀感質(zhì)量評分：觀感質(zhì)量由三人以上共同檢驗評定。鋼結(jié)構(gòu)加工和安裝的檢驗項目及標(biāo)準(zhǔn)如下表。
　　觀感質(zhì)量評定時對每個項目抽10個點進(jìn)行評定，按合格率評級，標(biāo)準(zhǔn)見觀感質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)表。
　　解答：
　　【漆前表面處理相關(guān)知識】
　　工件在加工、運輸、存放等過程中，表面往往帶有氧化皮、鐵銹制模殘留的型砂、焊渣、塵土以及油
　　和其他污物。要使深層能牢固地附著在工件的表面上，在涂裝前就必須對工件表面進(jìn)行清理，否則，不僅
　　影響涂層與基體金屬的結(jié)合力和抗腐蝕性能，而且還會使基體金屬在即使有涂層防護(hù)下也能繼續(xù)腐蝕，使
　　涂層剝落，影響工件的機(jī)械性能和使用壽命。因此工件涂漆前的表面處理是獲得質(zhì)量優(yōu)良的防護(hù)層，延長
　　產(chǎn)品使用壽命的重要保證和措施。
　　為提供良好的工件表面，涂漆前對工件表面的處理有以下幾點：
　　1.無油污及水分2.無銹跡及氧化物3.無粘附性雜質(zhì)4.無酸堿等殘留物5.工件表面有一定的粗糙度
　　常用的表面處理方法有：：：：
　　手工處理：如刮刀、鋼絲刷或砂輪等。用手工可以除去工件表面的銹跡和氧化皮，但手工處理勞動強度大
　　，生產(chǎn)效率低，質(zhì)量差，清理不徹底。
　　化學(xué)處理：主要是利用酸性或堿性溶液與工件表面的氧化物及油污發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其溶解在酸性或堿性
　　的溶液中，以達(dá)到去除工件表面銹跡氧化皮及油污的目的?；瘜W(xué)處理適應(yīng)于對薄板件清理，但缺點是：若
　　時間控制不當(dāng)，即使加緩蝕劑，也能使鋼材產(chǎn)生過蝕現(xiàn)象。對于較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件和有孔的零件，經(jīng)酸性溶
　　液酸洗后，浸入縫隙或孔穴中的余酸難以徹底清除，若處理不當(dāng)，將成為工件以后腐蝕的隱患，且化學(xué)物
　　易揮發(fā)，成本高，處理后的化學(xué)排放工作難度大，若處理不當(dāng)，將對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。隨著人們環(huán)保
　　意識的提高，此種處理方法正被機(jī)械處理法取代。
　　機(jī)械處理法：主要包括拋丸法和噴丸法。拋丸法清理是利用離心力將彈丸加速，拋射至工件進(jìn)行除銹清理
　　的方法。但拋丸靈活性差，受場地限制，清理工件時有些盲目性，在工件內(nèi)表面易產(chǎn)生清理不到的死角。
　　設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，特別是葉片等零件磨損快，維修工時多，費用高，一次性投入大。
　　噴丸又分為噴丸和噴砂。用噴丸進(jìn)行表面處理，打擊力大，清理效果明顯。但噴丸對薄板工件的處理
　　，容易使工件變形，且鋼丸打擊到工件表面（無論拋丸或噴丸）使金屬基材產(chǎn)生變形，由于Fe3o4和Fe2o3
　　沒有塑性，破碎后剝離，而油膜與基材一同變形，所以對帶有油污的工件，拋丸、噴丸無法徹底清除油污
　　。在現(xiàn)有的工件表面處理方法中，清理效果最佳的還數(shù)噴砂清理。噴砂適用于工件表面要求較高的清理。
　　但是我國目前通用噴砂設(shè)備中多由鉸龍、刮板、斗式提升機(jī)等原始笨重輸砂機(jī)械組成。用戶需要施建一個
　　深地坑及做防水層來裝置機(jī)械，建設(shè)費用高，維修工作量及維修費用極大，噴砂過程中產(chǎn)生大量的矽塵無
　　法清除，嚴(yán)重影響操作工人的健康并污染環(huán)境。
　　隨著科學(xué)技術(shù)不斷的提高，隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量的不斷要求，隨著高科技的設(shè)備不斷在企業(yè)中產(chǎn)生應(yīng)
　　用，隨著人們環(huán)境意識的提高，環(huán)保部門的嚴(yán)格要求，治理揚塵污染及噪聲環(huán)境已是刻不容緩。企業(yè)的競
　　爭越來越激烈，那么如何在激烈的競爭中獲得優(yōu)勢，就成為決定企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。事實告訴我們，嚴(yán)把生
　　產(chǎn)環(huán)節(jié)，是保證企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的前提，控制環(huán)境污染是我們每個人的責(zé)任。