В общем, QMainWindow можно запихнуть в таб. В дизайнере сделать этого не получилось, поэтому я создал две формы для каждого таба и в конструкторе главной формы написал:
tab0 = new Tab0(this);
tab1 = new Tab1(this);
ui->tabWidget->addTab(tab0, "tab0");
ui->tabWidget->addTab(tab1, "tab1");
где Tab0 и Tab1, классы унаследованные от QMainWindow.