Felipe II atendería la petición y encargaría a Juan de Herrera, el famoso arquitecto del Escorial, el diseño del nuevo edificio en 1572. Las obras se iniciaron en 1584 dirigidas por Juan de Minjares siguiendo los planos de Herrera. Parece que el edificio estaba listo para su uso en 1598, aunque hay constancia de que las obras siguieron durante el siglo XVII.
Al trasladarse el centro del comercio a Cádiz, en el siglo XVIII, fue cuando el edificio se readaptó para albergar toda la documentación generada por la Casa de Contratación. A raíz de esta nueva circunstancia se acometerían nuevas obras en el inmueble con el fin de adaptarlo al nuevo uso. Sería entonces, por ejemplo, cuando se construyó la monumental escalera principal de acceso a la planta superior.
Alberga toda la documentación relativa a la administración española de los territorios americanos. Fue declarado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en 1987, junto con la Catedral y el Alcázar, por los grandes valores históricos y artísticos del conjunto.
El edificio es una magnífica muestra el Renacimiento en la ciudad, con un aire más sobrio e italianizante de lo que es habitual aquí. Presenta planta cuadrada, con dos pisos de altura, articulados en torno a un monumental patio central, porticado con columnas dóricas, muy similar al patio de los Evangelistas en El Escorial.
En la fachada se introdujo una bicromía entre los paneles de ladrillo rojizo y las pilastras de piedra claras. Ese juego de dos colores tuvo un enorme éxito en Sevilla y lo veremos reproducido en numerosos edificios de la ciudad durante los siglos posteriores.
En el interior, las naves en torno al patio se cubren con bóvedas vaídas, con casetones y decoración vegetal. Prácticamente la totalidad de los muros están cubiertas por estanterías de magnífica calidad, hechas con maderas de caoba y cedro macho traídas expresamente desde Cuba. Estas estanterías se añadieron en el siglo XVIII, al transformarse la antigua Lonja en Archivo.
Fue entonces también cuando Lucas Cintora diseñó la monumental escalera tras el acceso principal desde la avenida de la Constitución. Está cubierta de jaspes rojos y negro grisáceo y sobre ella se alza una bóveda esquifada con una linterna central que le aporta luminosidad.
El Archivo contiene documentos de incalculable valor. Manuscritos de personajes como Cristóbal Colón, Hernán Cortés, Miguel de Cervantes, Felipe II, Felipe IV o el propio George Washington, primer presidente de Estados Unidos. Además, reúne una magnífica colección de grabados, dibujos y mapas, auténticas joyas para el estudio de la historia de América hasta el siglo XIX.
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