重大工程项目是指关系到国民经济建设，重大科技竞争和国防建设的一类具有特殊意义的工程项目。重大工程项目的建设一般都涉及到某些国家部委、科研院所、高等学校以及众多的企业，由于参与单位众多，参与单位之间关系错综复杂，导致对众多单位的协调管理和对工程任务的安排陷入一种无计可施的境况，工程项目的组织结构作为整个工程管理的核心架构，对提高工程建设效率、质量起到了重要作用。而纵观我国已有或正在进行的重大工程项目，其组织结构都具有层级制的特色，层级式组织结构在重大工程项目的建设中有其独特的作用。可以把重大工程项目看做一个复杂系统，本文运用复杂适应系统理论对重大工程项目进行了分析，用一种数学模型把重大工程项目的整体组织绩效层层分解到最底层，运用NK模型仿真方法建立了重大工程项目层级结构的模型。通过对不同参数的设置，改变工程项目的组织结构和项目中部门内外的联系的复杂性，主要从三方面研究了重大工程层级式组织结构的特点。首先，层级式组织结构中最核心的问题就是权力的分配问题。层级制在我国已经由来已久，常见的权力分配模式有两种：集权模式、分权模式，绝对的集权和绝对的分权在实际的工程项目管理中都是比较少见的，一般在工程项目管理中经常会有两种模式的混合。集权模式和分权模式各自有其适用的情况，并且两者的整合模式在大多数情况下要优于它们单独存在的情况。其次，重大工程项目都会包括很多个子项目，这些子项目中可能有一部分能够并行执行，另一部分则要串行执行。子项目应该按照什么样的规则展开执行，通过不同环境和组织结构下并行和串行搜索方式得到的组织绩效的比较，得出了一般性的结论可以指导实际工程项目的管理活动。再次，重大工程项目涉及部门众多，部门内部和外部都存在复杂的相互影响，这种错综复杂的关系也会对工程项目的整体组织绩效产生影响。运用仿真模型，改变复杂度，可以得到组织绩效随着部门内外相互联系的复杂度的增加呈现一个下降的趋势。