У каждого виджета есть ссылка на свой лайаут:

Задается лайаут методом void QWidget::setLayout(QLayout *layout)

Таким образом, до помещения виджета в качестве центрального, с помощью void QMainWindow::setCentralWidget(QWidget *widget) - этот виджет должен быть построен заранее. Естественно, если он содержит дочерние элементы (виджеты), они так же должны быть построены заранее и помещены в лайаут(ы). Ну и конечно же важна последовательность построения.