המכון לחקר ימים ואגמים, שתוכנן כחלק מפיתוח תל-שקמונה והמרכז הימי שהיה אמור לקום במתחמו, הוא ללא ספק פרויקט הדגל של ינאי. במקום היו אמורים לקום גם בניין אקווריום, בריכת דולפינים, בית ספר לצלילה, מסעדות, אכסניה ומזח לסירות דייגים, כל זאת לצד האתר הארכיאולוגי על ממצאיו מתקופת הברונזה המאוחרת. את המכון לחקר ימים ואגמים — בהזמנת החברה הממשלתית לחקר ימים ואגמים בישראל, שהוקמה ב-1966 על-ידי רב-חובל אלוף (מיל.) יוחאי בן-נון, מפקד חיל הים בשנים 1960-1966, שעמד בראש החברה עד 1982 — מיקם ינאי בצדו הצפוני של האתר, כאחד מעוגניו. עיקר פעילותו המחקרית של המכון מוקדשת לבחינת הפוטנציאל של משאבי הימים והאגמים בישראל באמצעות ניטור, הערכה וחיזוי של מצבם, והוא עוסק גם בפיתוח חקלאות ימית ובאוקיינוגרפיה. ינאי התייחס לצרכים מחקריים אלה בתוכניתו, כאשר חילק את הבניין לארבעה אגפים מרכזיים הערוכים בהפרשים של חצי מפלס זה ביחס לזה, אגף לכל אחת מן הפונקציות השונות. האגפים נפרשו סביב כמעטפת חיצונית מבונה וחוברו ביניהם בגרמי מדרגות מצולבים. הקונספט השלדי של הבניין הולם את מערכות האינסטלציה הייחודיות ואת המעבדות העושות שימוש במי הים שבתוכו הן נטועות. ארגון זה איפשר לינאי למקם את מערכות הבניין השונות — איוורור, מיזוג ואינסטלציה — בחללי הביניים, כך שלא יפריעו לגמישות המתבקשת של הפונקציות השונות, ובנוסף יצר חצר פנימית הנשקפת מחלונות החדרים. הבניין נחנך ב-1976 וזכה לתשומת לב רבה, בגלל ייחודו ואופן מיקומו על חוף הים התיכון.
